本文關(guān)鍵詞： 三維極限平衡法 安全系數(shù) Matlab 推力分布 可視化界面　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：邊坡穩(wěn)定性分析一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)問(wèn)題,基于Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則與靜力平衡條件下的二維極限平衡法,則是邊坡穩(wěn)定性分析中最為常用的方法之一,二維極限平衡法把邊坡簡(jiǎn)化為平面應(yīng)變狀態(tài),忽略了橫向邊界的影響,計(jì)算結(jié)果普遍偏小。三維極限平衡法則考慮了滑裂面?zhèn)认蜃饔昧?計(jì)算得到的安全系數(shù)更能反應(yīng)實(shí)際情況。本文在總結(jié)前人工作基礎(chǔ)上,繼續(xù)對(duì)三維極限平衡法進(jìn)行深入研究,鑒于我國(guó)一些學(xué)者突破了傳統(tǒng)對(duì)條柱間作用力進(jìn)行假設(shè)的思想,轉(zhuǎn)而通過(guò)構(gòu)造滑面正應(yīng)力的方式提出了一種較為嚴(yán)格的三維極限平衡法,本文針對(duì)該方法在求解安全系數(shù)過(guò)程中加以改進(jìn),對(duì)方程組中各積分項(xiàng)的求解采取離散后積分再求和的思想得以處理,并基于Matlab對(duì)幾種經(jīng)典的二維方法以及本文對(duì)三維極限平衡法求解過(guò)程改進(jìn)后的算法進(jìn)行程序開(kāi)發(fā),同時(shí)完成了可視化的界面。最終應(yīng)用三個(gè)典型算例對(duì)本文開(kāi)發(fā)的程序進(jìn)行驗(yàn)證,并將三維方法應(yīng)用于九子崩滑堆積體的工程計(jì)算中。本文主要就以下4個(gè)方面進(jìn)行了深入研究并取得了相應(yīng)的成果:1.鑒于我國(guó)學(xué)者通過(guò)對(duì)滑面正應(yīng)力進(jìn)行合理的修正而提出的較嚴(yán)格三維極限平衡法,本文采用了離散后積分再求和的思想對(duì)該方法的求解過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)。將三維滑體離散并結(jié)合滑面方程對(duì)離散后的滑面進(jìn)行簡(jiǎn)化,通過(guò)計(jì)算各離散部分的積分,再求和即可得出各個(gè)方程中的積分的值,最終根據(jù)整個(gè)滑體的4個(gè)平衡方程構(gòu)建平衡方程組,通過(guò)解析法求解安全系數(shù)。結(jié)果表明離散的部分越多,計(jì)算結(jié)果越趨近于穩(wěn)定值,且精度較高。2.基于Matlab語(yǔ)言分別對(duì)改進(jìn)Sarma法、Janbu法、Bishop法、傳遞系數(shù)法及準(zhǔn)嚴(yán)格三維極限平衡法進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)。在程序前處理過(guò)程中,為了方便數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化,本文還編制了數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)化程序,增強(qiáng)了程序的易用性。結(jié)合三個(gè)典型算例對(duì)上述算法進(jìn)行驗(yàn)證,算例一結(jié)果表明Janbu法和Bishop法計(jì)算結(jié)果偏小,改進(jìn)Sarma法考慮了側(cè)向力,因此計(jì)算結(jié)果偏大,總體而言三種方法計(jì)算結(jié)果相差不大,且與二維中較為嚴(yán)格的M-P法計(jì)算結(jié)果相近;算例二和算例三結(jié)果表明,本文三維方法對(duì)比前人提出的幾種三維極限平衡法和SLOPE/W算得的二維安全系數(shù),結(jié)果都較為接近;本文方法、三維Spencer法和三維M-P法均滿足了四個(gè)平衡條件(力及力矩平衡),理論模型較為嚴(yán)謹(jǐn),因此計(jì)算結(jié)果也比較接近。結(jié)果充分表明本文計(jì)算程序的合理性與可靠性。3.鑒于滑坡治理設(shè)計(jì)主要依據(jù)剖面的推力值,為了對(duì)空間推力分布有個(gè)全局的認(rèn)識(shí),本文基于傳遞系數(shù)法,以西南地區(qū)典型滑坡堆積體為例,進(jìn)一步計(jì)算整個(gè)坡體內(nèi)各點(diǎn)推力值,并將計(jì)算結(jié)果呈現(xiàn)到三維空間。根據(jù)勘查數(shù)據(jù)擬合坡面及滑面,編寫(xiě)程序?qū)γ總�(gè)網(wǎng)格點(diǎn)上的推力進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果以三維曲面形式在空間展示,實(shí)現(xiàn)了滑體內(nèi)部推力分布的空間可視化。根據(jù)得到的推力空間曲面進(jìn)一步研究滑體推力的縱向和橫向分布規(guī)律。結(jié)果表明:縱向推力隨著設(shè)計(jì)安全系數(shù)的增大不斷增大,且增大幅度減小,隨著滑面角度的減小,滑體厚度的減小,推力值減小;橫向推力近似呈雙折線分布。4.為了實(shí)現(xiàn)參數(shù)輸入及計(jì)算結(jié)果、圖像輸出的可視化,基于Matlab設(shè)計(jì)了一個(gè)GUI界面。本界面將上述開(kāi)發(fā)的幾種極限平衡法及滑坡推力程序作為后臺(tái)程序用于計(jì)算,界面中提供了計(jì)算方法的選擇、參數(shù)的輸入及計(jì)算結(jié)果的輸出,該界面運(yùn)行方便、操作簡(jiǎn)單,可以給工程應(yīng)用提供極大的便利。
[Abstract]:In order to facilitate the transformation of data , the method of three - dimensional limit equilibrium is applied to the calculation of the three - dimensional limit equilibrium method . In view of the fact that some scholars have made a breakthrough in the process of solving the safety factor , this paper presents a method for the calculation of the three - dimensional limit equilibrium method . The results show that the longitudinal thrust increases with the increasing of the design safety factor , decreases the thickness of the sliding body , reduces the thrust value , and provides a GUI interface based on Matlab .

【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TU43

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本文編號(hào)：1504144