發(fā)布時間：2018-03-13 20:12

  本文選題：邊坡工程　切入點：災(zāi)變機制　出處：《天津大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：我國是一個災(zāi)害頻發(fā)的國家,其中大多災(zāi)害與邊坡相關(guān),如滑坡、山崩、墜石和泥石流等災(zāi)害,都是直接危害人民生命財產(chǎn)的重大自然災(zāi)害,因此邊坡工程的災(zāi)變失穩(wěn)機制與穩(wěn)定性研究一直是國內(nèi)外研究的重點工作。由于受地質(zhì)條件多樣性、水文條件多樣性及荷載條件多樣性等多方面的影響,邊坡工程處于一個復(fù)雜的孕災(zāi)環(huán)境中,因此邊坡失穩(wěn)破壞問題是一項集復(fù)雜性、高度不確定性及動態(tài)變化特性于一體的系統(tǒng)性問題,涉及面廣、涵蓋內(nèi)容多。本文主要探討邊坡工程孕災(zāi)環(huán)境下的復(fù)雜地質(zhì)條件、降雨致災(zāi)因子、水位變動致災(zāi)因子等幾類特殊問題,通過研究典型坡體結(jié)構(gòu)在不同致災(zāi)因素下的失穩(wěn)破壞機制與穩(wěn)定性特征,揭示邊坡災(zāi)變的一般規(guī)律。主要研究內(nèi)容和成果如下:(1)總結(jié)了邊坡災(zāi)變的影響因素、失穩(wěn)破壞模式及災(zāi)變的力學(xué)機制,研究得到了層狀巖質(zhì)邊坡在結(jié)構(gòu)面影響下的失穩(wěn)機制及穩(wěn)定性特征。通過大量實際邊坡工程結(jié)構(gòu)特征的總結(jié)和統(tǒng)計,選擇影響邊坡穩(wěn)定性的主要幾何參數(shù),采用剛體極限平衡法和有限元強度折減法研究了層狀巖質(zhì)邊坡在不同巖層傾角、邊坡坡角、結(jié)構(gòu)面間距條件下的安全系數(shù)與破壞面位置的變化規(guī)律,揭示水平層狀、順層、直立層狀和反傾向?qū)訝畹葟?fù)雜邊坡結(jié)構(gòu)條件下的失穩(wěn)機制及穩(wěn)定性特征。(2)分析了復(fù)雜孕災(zāi)環(huán)境下邊坡漸進災(zāi)變類型及相應(yīng)的力學(xué)機制,結(jié)合極限平衡分析法和有限元法,研究了邊坡漸進災(zāi)變的分析方法。①考慮邊坡災(zāi)變的動態(tài)漸進演化過程,分析了邊坡漸進災(zāi)變類型,對相應(yīng)的力學(xué)機制進行推導(dǎo),并結(jié)合實際工程計算中常用的極限平衡分析法和有限元法,探討了邊坡漸進災(zāi)變分析方法,詳細闡述了兩種方法在計算中如何實現(xiàn)失穩(wěn)破壞區(qū)的漸進擴展。②針對邊坡工程中存在的隨機性、模糊性等不確定性因素,將模糊理論和概率理論結(jié)合起來,討論了考慮非確定性因素的邊坡漸進災(zāi)變分析方法。(3)以國內(nèi)典型降雨誘發(fā)型滑坡的調(diào)研和總結(jié)為基礎(chǔ),考慮降雨入滲下非穩(wěn)定滲流與非線性變形的相互作用,深入研究了降雨致災(zāi)因子下邊坡失穩(wěn)破壞機制及穩(wěn)定性特征。系統(tǒng)地從非飽和土力學(xué)理論、飽和—非飽和滲流理論及強度理論、降雨入滲作用下邊坡穩(wěn)定分析方法等方面進行詳細分析,研究了考慮強降雨入滲下非穩(wěn)定滲流與非線性變形的邊坡瞬態(tài)滲流-應(yīng)力耦合分析與安全評價方法。結(jié)合強度折減技術(shù)進行瞬態(tài)滲流作用下邊坡穩(wěn)定性計算,得到邊坡整體穩(wěn)定安全系數(shù),并基于ABAQUS實現(xiàn)了滲流與應(yīng)力耦合作用下邊坡安全的破壞接近度(FAI)評價方法,定量反饋邊坡巖體的強度儲備、破壞區(qū)的破裂度和非破裂區(qū)的潛在危險度,從孔壓時空演化、位移時程、安全系數(shù)和破壞接近度等多角度綜合探究了降雨雨型、降雨雨強及持時等降雨特性對邊坡失穩(wěn)機制及穩(wěn)定性的影響。(4)考慮水位變動前的穩(wěn)定滲流和水位變動過程中的非穩(wěn)定瞬態(tài)滲流相結(jié)合,將非穩(wěn)定滲流與非線性變形進行耦合,研究了水位變動致災(zāi)因子(含水位驟降和驟升)下邊坡的失穩(wěn)機制及穩(wěn)定性特征。依據(jù)調(diào)洪演算計算原理,考慮入庫洪水過程、調(diào)洪庫容和泄流能力之間的關(guān)系,分析了近壩址區(qū)庫岸邊坡的水位變動過程。基于ABAQUS軟件進行二次開發(fā),通過編寫用戶子程序,定義荷載與時間、空間的連續(xù)函數(shù)關(guān)系,實現(xiàn)了水位邊界隨時間的動態(tài)連續(xù)變化,再利用場變量技術(shù)進行動態(tài)強度折減,得到邊坡某一水位狀態(tài)下的安全系數(shù),從而實現(xiàn)了水位變動、滲流、變形與穩(wěn)定的有機結(jié)合。以此分別進行了水位驟降和驟升變動作用下的飽和 非飽和邊坡的瞬態(tài)滲流場與應(yīng)力場的耦合分析,研究了滲透系數(shù)、水位變動速度及基質(zhì)吸力條件等多因素對邊坡滲流、變形及穩(wěn)定的影響,揭示邊坡在水位變動作用下災(zāi)變的內(nèi)在規(guī)律。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV223
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本文編號：1607957