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强降雨入渗的高边坡稳定分析

作　者: 唐慧云
导　师: 董羽蕙
学　校: 昆明理工大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 边坡稳定降雨流固耦合 FLAC3D软件模拟
分类号: TU43
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着铁路、公路、水利水电工程建设的发展,边坡稳定性问题一直是一个重要的研究课题,而降雨入渗是诱发边坡失稳破坏的主要因素。因此对降雨作用下的边坡稳定性研究具有重要的意义。本文主要研究强降雨入渗下高边坡的稳定性,根据工程地质条件及岩土的特性,建立边坡数值模型,运用岩土工程软件flac3d进行三种降雨强度下边坡稳定的数值模拟,观察边坡土体孔压场、位移场等的变化规律,进而对边坡稳定性进行定量的评价。本文的主要研究内容如下：1.分析降雨入渗的规律、并给出降雨条件下饱和-非饱和渗流控制方程及定解条件。2.论述边坡稳定性的影响因素,分析降雨入渗对边坡稳定性的作用机理,提出边坡的降雨入渗模型。3.介绍了flac3d软件中流-固耦合的原理、力学模型及饱和-非饱和耦合方程,引用VG模型利用flac3d内嵌的fish程序语言编写基质吸力与含水率的函数及渗透系数与基质吸力的关系,采用用显式方法实现流体与力学的耦合。4.将降雨强度分为三种工况来研究降雨强度及降雨持时的不同引起孔压场、应力场、位移场等的变化规律。5.降雨入渗作为土坡稳定分析的重要因素,对降雨入渗后形成的孔压场、应力场、位移场、塑性区及剪应变增量进行综合分析,判断边坡的稳定性状况。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-9
第一章绪论  9-20
  1.1 问题的提出及选题意义  9-10
  1.2 研究现状  10-18
    1.2.1 非饱和土的研究  10-11
    1.2.2 饱和-非饱和渗流研究现状  11-12
    1.2.3 非饱和土渗透参数的研究现状  12-16
    1.2.4 降雨条件下土坡稳定性研究现状  16-18
  1.3 本文主要研究内容及技术路线  18-20
第二章土质边坡破坏类型及影响因素  20-26
  2.1 边坡形态与分类  20-21
  2.2 土质边坡变形破坏基本模式  21-22
    2.2.1 土质边坡变形破坏过程  21
    2.2.2 土质边坡破坏类型  21-22
    2.2.3 土质边坡变形破坏地质模式  22
  2.3 影响土质边坡稳定性的因素  22-26
第三章降雨入渗基本理论  26-37
  3.1 渗流基本理论  26-33
    3.1.1 渗透系数  26-28
    3.1.2 土水特征曲线  28-29
    3.1.3 Darcy渗流定律  29-31
    3.1.4 饱和土体渗流基本方程  31-32
    3.1.5 非饱和土体基本方程  32-33
  3.2 边坡降雨入渗过程  33-35
    3.2.1 降雨入渗边坡体入渗率和稳定入渗率  34
    3.2.2 降雨入渗过程中边坡体累计入渗量  34
    3.2.3 降雨入渗过程中边坡体供水强度  34-35
  3.3 降雨入渗的影响因素  35-36
  3.4 小结  36-37
第四章降雨入渗的边坡稳定性数值模拟  37-80
  4.1 数值方法及软件选取  37
  4.2 FLAC有限差分程序的特点  37-39
    4.2.1 FLAC基本原理  37-38
    4.2.2 FLAC的特点  38-39
  4.3 流固耦合分析原理  39-45
    4.3.1 flac3d力学模型介绍  39-42
    4.3.2 饱和流体流固耦合有限差分方程  42-43
    4.3.4 节点质量平衡方程  43-44
    4.3.5 饱和-非饱和流体耦合方程  44-45
  4.4 降雨对引起边坡失稳的机理  45-46
  4.5 工程算例分析  46-79
    4.5.1 工程地质概况  46-47
    4.5.2 计算模型的建立  47-50
    4.5.3 数值模拟方案  50
    4.5.4 降雨入渗计算流程  50
    4.5.5 初始应力场分析  50-53
    4.5.6 降雨入渗后的孔压场分析  53-57
    4.5.7 雨水作用后的位移场分析  57-63
    4.5.8 雨水作用后的应力场分析  63-70
    4.5.9 雨水作用后边坡塑性状态分析  70-73
    4.5.10 剪应变增量分析  73-75
    4.5.11 边坡土体变形破坏分析  75-76
    4.5.12 校核混凝土护坡后岩土体的稳定性  76-79
  4.6 本章小结  79-80
第五章结论与展望  80-82
  5.1 总结  80-81
  5.2 展望  81-82
致谢  82-83
参考文献  83-87
附录A 硕士期间发表论文  87

强降雨入渗的高边坡稳定分析

内容摘要

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