本文關鍵詞：地震作用下超孔隙水壓力變化對堰塞壩穩(wěn)定性影響研究

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【摘要】：本文概述了邊坡穩(wěn)定安全系數的定義,并對動荷載作用下精確計算振動孔隙水壓力的發(fā)展史、邊坡靜力和動力穩(wěn)定分析方法及地震作用下邊坡失穩(wěn)機理進行了詳細介紹；其次依據滲流理論和動力有限元法,分別詳細敘述了巖土專用軟件Geo-Studio中地下水滲流分析模塊SEEP/W具備的特點、理論基礎、其非飽和滲透系數的確定、滲流分析定解條件、收斂判別準則,及動態(tài)響應分析模塊QUAKE/W具備的土體本構模型、振動孔隙水壓力模型、有限元動力基本方程、動力邊界條件及動力分析的迭代收斂準則。針對本課題研究,運用有限元軟件Geo-Studio建立了二維堰塞壩動力穩(wěn)定分析的數值模型,并基于單因素分析法,通過超孔隙水壓力時程曲線,依次分析由地震動基本要素,上游水深深度,壩體幾何形狀參數、壩體物理力學參數的改變而引起的超孔隙水壓力的變化規(guī)律；同時依據吳兆營提出的動安全系數的評價方法,找出了壩體穩(wěn)定系數由于影響因子改變而發(fā)生的變化規(guī)律,并根據兩者間的曲線關系,計算出各因子對動穩(wěn)定系數的敏感度。分析結果表明：就敏感度而言,迎水坡坡比壩高內摩擦角峰值加速度水深粘聚力河床傾角。以米堆溝終磧堤作為研究的典型實例,運用有限元軟件Geo-Studio分析了壩體分別在地震烈度7、8、9度作用下造成的終磧堤堆積體其超孔隙水壓力的分布變化及上游壩坡穩(wěn)定性。分析結果表明：壩體超孔隙水壓力的分布,隨著地震烈度的增大,由坡腳沿坡面向上、沿壩底向中心,逐漸向中央部位擴散,進而發(fā)展到在強震作用下堆積體中央部位其超孔隙水壓力的分布隨著高程的增大而減小；地震烈度每升高一度,由地震強度造成的兩相鄰烈度間的超孔隙水壓力間的最大差值愈大。為了盡快對可能出現險情的天然土石壩作出動穩(wěn)定性判斷,依據正交試驗設計法,并根據影響因子的敏感度大小,選擇敏感度較大的因子作為試驗因素,運用Geo-Studio軟件制作出了天然土石壩地震穩(wěn)定性快速評估表；并通過查表對應地震烈度7、8、9時,終磧堤上游壩坡動穩(wěn)定系數分別為1.566、1.327、1.023,與米堆溝終磧堤的數值模擬結果有些差別,但處于可接受的范圍,因而可應用于決策時快速評估。
【關鍵詞】：穩(wěn)定分析 超孔隙水壓力 敏感度 堰塞壩 正交試驗設計法
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TV223
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 問題提出13
• 1.3 動荷載作用下動孔隙水壓力的研究現狀13-14
• 1.4 邊坡穩(wěn)定分析發(fā)展現狀14-19
• 1.4.1 邊坡穩(wěn)定安全系數的定義14-15
• 1.4.2 邊坡穩(wěn)定定量分析法15-19
• 1.5 地震作用下邊坡失穩(wěn)機理研究現狀19
• 1.6 研究內容和技術路線19-21
• 第2章 Geo-Studio軟件計算原理介紹21-35
• 2.1 Geo-Studio軟件介紹21
• 2.2 SEEP/W模塊分析原理21-26
• 2.2.1 SEEP/W模塊的特點22
• 2.2.2 SEEP/W模塊的理論基礎22-24
• 2.2.3 非飽和滲透系數24-25
• 2.2.4 滲流分析定解條件25-26
• 2.2.5 收斂判別準則26
• 2.3 QUAKE/W模塊分析原理26-32
• 2.3.1 土體的本構模型27-29
• 2.3.2 振動孔隙水壓力模型29-30
• 2.3.3 有限元動力基本方程30-31
• 2.3.4 動力邊界條件31
• 2.3.5 動力分析的迭代收斂準則31-32
• 2.4 SLOPE/W模塊分析原理32-34
• 2.4.1 SLOPE/W模塊的特點32-33
• 2.4.2 基于有限單元法的穩(wěn)定分析33-34
• 2.5 本章小結34-35
• 第3章 堰塞壩在地震作用下超孔壓的變化及其穩(wěn)定性分析35-80
• 3.1 引言35
• 3.2 邊坡穩(wěn)定因素敏感性分析法35-36
• 3.3 基于Geo-Studio的動力穩(wěn)定性分析36-40
• 3.3.1 本構模型及材料參數36-37
• 3.3.2 數值分析基準模型37-38
• 3.3.3 邊界條件38-39
• 3.3.4 地震波的選取39-40
• 3.4 計算方案40-41
• 3.5 計算結果分析41-77
• 3.5.1 分析不同峰值加速度對超孔隙水壓力及壩體穩(wěn)定性影響41-50
• 3.5.2 分析水深變化對超孔隙水壓力及壩體穩(wěn)定性影響50-56
• 3.5.3 分析迎水坡不同坡比對超孔隙水壓力及壩體穩(wěn)定性影響56-61
• 3.5.4 分析堆積體不同高度對超孔隙水壓力及壩體穩(wěn)定性影響61-66
• 3.5.5 分析河床傾角的改變對超孔隙水壓力及壩體穩(wěn)定性影響66-69
• 3.5.6 分析粘聚力改變對超孔隙水壓力及壩體穩(wěn)定性影響69-72
• 3.5.7 分析內摩擦角改變對超孔隙水壓力及壩體穩(wěn)定性影響72-74
• 3.5.8 考慮不同地震波對超孔隙水壓力及壩體穩(wěn)定性影響74-77
• 3.6 本章小結77-80
• 第4章 米堆溝終磧堤案例分析80-91
• 4.1 自然環(huán)境及地質基礎概況80-82
• 4.1.1 自然地理條件80
• 4.1.2 地質地貌條件80-81
• 4.1.3 氣候、植被與水文81
• 4.1.4 地震及新構造運動81-82
• 4.2 米堆溝終磧堤的基本特征82
• 4.3 米堆溝終磧堤動力分析82-90
• 4.3.1 模型的基本信息82-83
• 4.3.2 網格劃分83
• 4.3.3 邊界條件83-84
• 4.3.4 終磧堤參數84
• 4.3.5 地震波的選取及輸入84-85
• 4.3.6 計算工況85
• 4.3.7 計算結果分析85-90
• 4.4 本章小結90-91
• 第5章 天然土石壩地震穩(wěn)定性快速評估91-95
• 5.1 引言91
• 5.2 正交試驗設計法介紹91-92
• 5.2.1 正交試驗表的選用原則91-92
• 5.2.2 正交試驗設計的基本步驟92
• 5.3 天然土石壩穩(wěn)定性快速評估表的制定92-94
• 5.3.1 試驗指標與因素的確定92-93
• 5.3.2 試驗因素水平的選取93
• 5.3.3 正交表的選用93
• 5.3.4 天然土石壩穩(wěn)定性快速評估表93-94
• 5.4 本章小結94-95
• 第6章 結論與展望95-97
• 6.1 本文主要結論95-96
• 6.2 展望96-97
• 致謝97-98
• 參考文獻98-102
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果102

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