本文關(guān)鍵詞：基于有限元強(qiáng)度雙折減法的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析

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【摘要】：近年來,我國(guó)在鐵路、公路及水利工程等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中修建了大量的邊坡工程,然而邊坡工程的失穩(wěn)也時(shí)有發(fā)生,邊坡工程的穩(wěn)定性引起了廣泛關(guān)注。邊坡穩(wěn)定性分析中,極限平衡法,如Fellenius法、Bishop法及Janbu法等是最常用的方法,然而,由于巖土材料的復(fù)雜性及不確定性,極限平衡法不能夠全面描述土體在荷載作用下的變化規(guī)律,而且在理論分析中具有一定的局限性,例如在分析邊坡時(shí)往往先要人為假設(shè)滑動(dòng)面,再將土體劃分為條塊,最后對(duì)各個(gè)土體條塊進(jìn)行受力分析,建立大量力學(xué)方程才可以分析計(jì)算。由于這類方法假設(shè)條件過多,無法將很多地質(zhì)條件因素納入考慮,求解過程繁瑣,導(dǎo)致不能很好的模擬真實(shí)情況下邊坡的失穩(wěn)過程。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,數(shù)值方法憑借求解精確度高,無需人為假定滑動(dòng)面,能夠與更精確的本構(gòu)模型及屈服準(zhǔn)則相結(jié)合,成為當(dāng)前對(duì)邊坡穩(wěn)定性分析運(yùn)用的主流方法。本文采用數(shù)值方法中的有限元分析法,結(jié)合強(qiáng)度折減理論,利用ANSYS軟件為平臺(tái),主要完成了以下工作:(1)歸納總結(jié)了邊坡穩(wěn)定性分析理論,重點(diǎn)闡述了有限元法與強(qiáng)度折減法的基礎(chǔ)理論,并對(duì)土體本構(gòu)模型及屈服準(zhǔn)則進(jìn)行了介紹分析,從中確定本文以D-P屈服準(zhǔn)則作為模擬分析基礎(chǔ)。(2)利用具體算例對(duì)有限元強(qiáng)度折減法的分析過程進(jìn)行了具體說明,包括逐漸提高折減系數(shù)時(shí)邊坡的位移與內(nèi)部塑性區(qū)的變化規(guī)律以及邊坡失穩(wěn)時(shí)坡面特征點(diǎn)處發(fā)生的位移變化特性。(3)本文建立了多個(gè)不同坡角的邊坡計(jì)算模型,研究了兩個(gè)土體抗剪參數(shù)c與?在強(qiáng)度折減過程中對(duì)坡體穩(wěn)定性影響。通過三種折減方式對(duì)每個(gè)模型進(jìn)行模擬分析,得到了當(dāng)邊坡坡角大于45°時(shí)應(yīng)對(duì)兩抗剪參數(shù)采用k=0.9的比例關(guān)系進(jìn)行折減,當(dāng)邊坡坡角小于45°時(shí)應(yīng)對(duì)兩抗剪參數(shù)采用k=0.7的比例關(guān)系進(jìn)行折減。(4)以畢都高速公路某邊坡工程為例,建立了數(shù)值分析模型,計(jì)算分析了該邊坡工程的位移及塑性區(qū)的擴(kuò)展,計(jì)算結(jié)果表明該原狀邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)為1.07;在此基礎(chǔ)上,提出了放坡減載和錨桿加固兩種治理方案,計(jì)算結(jié)果表明兩套加固方案將邊坡穩(wěn)定性系數(shù)分別提高到1.27與1.36,推薦采用錨桿加固方案加固該處邊坡。
【關(guān)鍵詞】：邊坡穩(wěn)定性 強(qiáng)度折減法 有限元
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU43
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 研究背景及意義9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 極限平衡法9-11
• 1.2.2 數(shù)值分析法11-12
• 1.2.3 強(qiáng)度折減法12-13
• 1.3 本文的主要研究工作13-14
• 2 有限元強(qiáng)度折減法的原理14-22
• 2.1 有限元法的基本理論14-19
• 2.1.1 微分方程14-17
• 2.1.2 位移有限單元法17-19
• 2.2 有限元強(qiáng)度折減法19-22
• 2.2.1 邊坡安全系數(shù)的定義19
• 2.2.2 傳統(tǒng)等比例強(qiáng)度折減法19-20
• 2.2.3 強(qiáng)度雙折減法20-22
• 3 土體本構(gòu)模型與屈服準(zhǔn)則22-39
• 3.1 土體的本構(gòu)模型22-27
• 3.1.1 彈性模型23-25
• 3.1.2 彈塑性模型25-27
• 3.2 屈服條件的相關(guān)理論27-33
• 3.2.1 應(yīng)力張量與應(yīng)力空間27-31
• 3.2.2 應(yīng)變張量與應(yīng)變空間31-33
• 3.3 常用的屈服準(zhǔn)則33-39
• 3.3.1 摩爾—庫(kù)侖準(zhǔn)則33-35
• 3.3.2 米澤斯準(zhǔn)則35-36
• 3.3.3 德魯克—普拉格準(zhǔn)則36-39
• 4 有限元強(qiáng)度雙折減法的應(yīng)用39-53
• 4.1 有限元分析法中邊坡失穩(wěn)判據(jù)39-43
• 4.2 有限元強(qiáng)度雙折減法43-53
• 4.2.1 只折減內(nèi)摩擦角43-46
• 4.2.2 只折減粘聚力46-48
• 4.2.3 同時(shí)折減粘聚力與內(nèi)摩擦角48-53
• 5 畢都高速公路邊坡穩(wěn)定性分析53-60
• 5.1 工程概況53-54
• 5.1.1 自然地理情況53
• 5.1.2 工程地質(zhì)條件53-54
• 5.2 邊坡穩(wěn)定性分析54-56
• 5.2.1 有限元模型的建立55
• 5.2.2 計(jì)算結(jié)果及分析55-56
• 5.3 邊坡加固措施56-60
• 5.3.1 方案一放坡減載56-57
• 5.3.2 方案二錨桿加固57-60
• 結(jié)論與展望60-62
• 結(jié)論60
• 展望60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-66

【相似文獻(xiàn)】

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