邊坡穩(wěn)定性分析是基礎(chǔ)建設(shè)中一個重要的課題。地下水和降雨入滲的作用是影響邊坡穩(wěn)定性的重要因素,兩者在坡體內(nèi)的作用方式呈現(xiàn)滲流—應(yīng)力耦合的復(fù)雜狀態(tài)。本文基于強(qiáng)度折減法和滲流—應(yīng)力耦合理論,運(yùn)用有限元分析軟件ABAQUS,通過分析不同邊坡模型的滲流場、應(yīng)力場、位移場和安全系數(shù),探究了無地下水、滲流—應(yīng)力耦合、滲流—應(yīng)力耦合和降雨入滲共同作用三種工況下的邊坡穩(wěn)定性,在此基礎(chǔ)上得出了不同材料參數(shù)、滲流條件和降雨條件對邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律,最后對抗滑樁加固邊坡的效果進(jìn)行了分析。本文主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)介紹了邊坡穩(wěn)定性分析方法及強(qiáng)度折減法和滲流—應(yīng)力耦合理論,建立了滲流—應(yīng)力耦合的數(shù)學(xué)模型,闡述了強(qiáng)度折減法和滲流—應(yīng)力耦合在ABAQUS中的實現(xiàn)過程。(2)基于強(qiáng)度折減法和滲流—應(yīng)力耦合理論,分析了無地下水、滲流—應(yīng)力耦合、滲流—應(yīng)力耦合和降雨入滲共同作用三種工況的邊坡穩(wěn)定性,三種工況下的邊坡安全系數(shù)分別為1.908、1.755和1.641。對比三種工況的安全系數(shù)可知,地下水的存在會顯著降低邊坡安全系數(shù),而降雨入滲會使邊坡的飽和度增加,坡體內(nèi)流速和位移均增大,浸潤面位置明顯抬升。可見地下水和降雨入滲作用會對邊坡穩(wěn)定性造成較大的不利影響。(3)以滲流—應(yīng)力耦合工況下的邊坡模型為基礎(chǔ),分析材料參數(shù)和滲流條件對邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律。結(jié)果表明:隨著粘聚力和內(nèi)摩擦角的增大,邊坡的安全系數(shù)近乎呈現(xiàn)線性增大的趨勢;而彈性模量和泊松比對邊坡安全系數(shù)的大小影響很小,但會顯著影響邊坡的變形特征;水頭高度的增加會使坡體內(nèi)的浸潤面位置升高,飽和區(qū)域增加,滲流速度增大,邊坡安全系數(shù)減小;不同的滲透系數(shù)(各向同性)對應(yīng)的浸潤面高度基本相同,邊坡安全系數(shù)均在1.755左右。(4)以滲流—應(yīng)力耦合和降雨入滲共同作用工況下的邊坡模型為基礎(chǔ),分析不同降雨條件對邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律。結(jié)果表明:隨著降雨時間的增加,邊坡的浸潤面逐漸抬升,滲流速度逐漸增大,安全系數(shù)減小,且降雨初期的減小幅度較大;而降雨強(qiáng)度的增大使得坡體內(nèi)滲流速度和位移逐漸增大,安全系數(shù)減小�？梢娊涤陼r間和強(qiáng)度的增大會對邊坡穩(wěn)定性造成不利影響。(5)以無地下水工況下的邊坡模型為基礎(chǔ)進(jìn)行三維抗滑樁加固邊坡的效果分析。對比抗滑樁加固前后的邊坡可知,加固后的邊坡并未形成整體的滑動面,樁后土體的位移和塑性區(qū)大幅減小,邊坡的安全系數(shù)大幅增加。由此可見,抗滑樁加固邊坡的效果十分明顯,可以應(yīng)用到工程實踐中。本文在分析不同情況下的邊坡穩(wěn)定性時,考慮了滲流場和應(yīng)力場相互耦合的作用,得出不同因素對邊坡穩(wěn)定的影響規(guī)律,并分析了三維抗滑樁加固邊坡的效果,所得結(jié)論對地下水位較高和降雨充沛地區(qū)的邊坡失穩(wěn)預(yù)防及加固等工程實踐活動具有一定的參考意義和應(yīng)用價值。
【學(xué)位單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU43;TU472
【部分圖文】：

第 1 章 緒 論（6）通過以上不同條件下邊坡穩(wěn)定性的對比分析，探究滲流—應(yīng)力耦合、降雨入滲和抗滑樁加固邊坡的實際工程意義。本文的創(chuàng)新之處在于：在分析邊坡穩(wěn)定性時，并未將滲流場和應(yīng)力場分開考慮，而是根據(jù)實際情況，考慮兩者耦合作用對邊坡穩(wěn)定性的影響；在分析降雨入滲對邊坡穩(wěn)定性的影響時同時考慮了地下水的滲流作用；探究了不同材料參數(shù)、不同滲流條件和不同降雨條件對邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律；分析抗滑樁加固邊坡的效果，為實際工程應(yīng)用提供參考。1.3.2 技術(shù)路線

圖 2.1 有限元強(qiáng)度折減法示意圖Fig2.1 Schematic diagram of finite element shear strength reduction method強(qiáng)度折減法的失穩(wěn)判定依據(jù)強(qiáng)度折減法可以計算出邊坡失穩(wěn)時的安全系數(shù)，目前邊坡失穩(wěn)的判定依三種:數(shù)值計算的收斂判據(jù)元法將邊坡離散化來求解一系列的線性方程，并將線性方程迭代無窮逼的解。在給定的非線性迭代次數(shù)及限定值等條件下，位移或失衡力不能，此時可認(rèn)為邊坡已經(jīng)破壞。對此，不同學(xué)者采用的不收斂標(biāo)準(zhǔn)也有所]認(rèn)為迭代次數(shù)超過 500 次未收斂土體即破壞；而 Griffiths[44]和 Lane 則將為 1000 次。特征部位的位移突變判據(jù)

南華大學(xué)碩士學(xué)位論文流速度較小，可以看作符合達(dá)西定律的層流運(yùn)動；而卵石，當(dāng)水頭差較大時，水在其間的滲流即是流動速度較大全描述這種復(fù)雜運(yùn)動。連續(xù)性方程動遵循質(zhì)量守恒定律，其連續(xù)性方程也可由此推出。滲流方向各異，為了反應(yīng)流體運(yùn)動的質(zhì)量守恒原理，可在三維流體運(yùn)動的連續(xù)性。建立如圖 3.1 所示的無限微小的正六某一時刻t ，中心點 M x , y ,z 的速度為v ，密度為

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 章統(tǒng);劉衛(wèi)群;唐s

本文編號：2813109