發(fā)布時間：2019-04-20 14:57

【摘要】：邊坡穩(wěn)定性問題是交通工程中常遇到的問題,如何對邊坡進(jìn)行準(zhǔn)確的安全評價是巖土工程師們關(guān)注的問題。常用的邊坡穩(wěn)定性分析方法有極限平衡法,有限元法以及極限分析法。極限分析法通過構(gòu)建機動容許的速度場以及靜力平衡的應(yīng)力場,對邊坡的荷載或者臨界高度的上下限進(jìn)行求解。理論基礎(chǔ)嚴(yán)密,推導(dǎo)過程嚴(yán)謹(jǐn)。尤其對于求解邊坡的三維穩(wěn)定性問題,在一些情況下不需要一樣建立大量靜力平衡方程組,大大簡化了求解過程。本文在極限分析上限定理的基礎(chǔ)上,對邊坡的強度參數(shù)反演,以及二維與三維條件下的穩(wěn)定性等一系列問題進(jìn)行了研究。本文的具體研究內(nèi)容如下： (1)闡述了邊坡臨界滑動面的深度與邊坡強度參數(shù)之間的關(guān)系。結(jié)合強度折減法與極限分析上限定理,通過對土體強度指標(biāo)進(jìn)行折減,求得臨界滑動面的方程以及深度計算公式。將邊坡深度作為反演依據(jù),對普通土質(zhì),巖質(zhì)邊坡的c/tanφ以及GSI進(jìn)行了反演。并研究了地震荷載下折線土坡的參數(shù)反演問題。 (2)利用極限分析上限定理,構(gòu)建了長大邊坡的機動速度場。推導(dǎo)了其外部功率與內(nèi)部能量耗散方程,將長大邊坡的穩(wěn)定性問題轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷�性規(guī)劃問題,給出了該問題的約束條件。研究了分層長大邊坡的穩(wěn)定系數(shù)隨土層厚度及強度的變化規(guī)律,并將該速度場應(yīng)用于地下連續(xù)墻的泥漿槽壁的局部穩(wěn)定性分析,討論了泥漿槽壁局部安全系數(shù)的變化規(guī)律。 (3)利用“牛角形”三維破壞機構(gòu),構(gòu)建了長大邊坡的機動速度場,得到一般長大邊坡的三維穩(wěn)定性系數(shù)。在此基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了考慮邊坡破壞體體積應(yīng)變的內(nèi)能耗散方程,得到了發(fā)生體應(yīng)變時的長大邊坡三維穩(wěn)定系數(shù)。在水平地震力作用下,分析了滑動面通過坡趾前方的純黏性及一般折線邊坡的三維穩(wěn)定性,在求得其重力功率,地震力功率以及內(nèi)能耗散的基礎(chǔ)上,分析了折線邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)隨邊坡寬度,內(nèi)摩擦角等參數(shù)的變化規(guī)律。 (4)在球形破壞機構(gòu)下,計算了純黏土長大邊坡破壞時的內(nèi)外能量耗散,并對水平地震力,以及存在深度及寬度約束條件時的安全系數(shù)表達(dá)式進(jìn)行了推導(dǎo),研究了該機構(gòu)下純黏性泥漿槽壁的局部穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上,提出了一種三維破壞機構(gòu),用以分析一般長大邊坡的三維穩(wěn)定性。推導(dǎo)了該機構(gòu)的外力功率及內(nèi)能耗散的泛函計算公式,并提出一種近似的數(shù)值計算方法,以避免復(fù)雜的泛函計算。利用新的破壞機構(gòu)及數(shù)值算法,計算當(dāng)滑動體與坡面交線為拋物線時的邊坡臨界高度,并與“牛角形”機構(gòu)的結(jié)果進(jìn)行了比較。 (5)利用離散技術(shù),對非均質(zhì)邊坡的二維上限分析進(jìn)行了研究。給出了該方法下邊坡破壞機構(gòu)的構(gòu)建方法,并與傳統(tǒng)的解析方法進(jìn)行了比較。在證明該方法的有效性后,推導(dǎo)了單元土體的重力功率以及內(nèi)能耗散公式,并給出了坡頂極限荷載及邊坡臨界高度的計算方法。利用FLAC軟件,計算了層狀邊坡的臨界破壞面以及安全系數(shù)。將數(shù)值模擬的結(jié)果與離散法的結(jié)果進(jìn)行比較,表明離散方法能夠適用于非均質(zhì)邊坡的上限分析。 (6)根據(jù)綏江縣新址場平C區(qū)邊坡工程以及開化縣205國道某邊坡工程,利用長大邊坡的二維及三維穩(wěn)定分析方法,對實際邊坡的安全系數(shù)及臨界高度進(jìn)行了計算。結(jié)果表明本文提出的上限分析方法對于長大邊坡穩(wěn)定性分析是可靠和有效的。圖115幅,表16個,參考文
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU43

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2461707