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基于ABAQUS的边坡稳定敏感性分析及模型验证

作　者: 易绍基
导　师: 黄英
学　校: 昆明理工大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 室内滑坡试验敏感性分析边坡稳定性 ABAQUS软件
分类号: TU43
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文在分析边坡稳定性研究现状及边坡稳定性的敏感分析研究现状的基础上,针对缺乏模型选择及参数转换的研究、缺乏模型参数的敏感性研究以及缺乏模型试验的验证等问题,将模型参数的改变对边坡稳定性的影响研究、模型参数的敏感性分析和室内滑坡试验验证结合起来,从而为边坡稳定性研究中的模型选择和参数确定提供合理的依据。通过对边坡稳定性分析软件的适用性分析,选择ABAQUS为计算软件,以及通过对边坡稳定性数值分析结果的研究,确定M-C模型和D-P线性模型为计算模型。针对模型参数统一的问题,推导了M-C模型和D-P模型参数转换的公式。基于ABAQUS,通过具体算例,改变某一个模型参数,固定其他模型参数,分别对模型参数的变化对边坡稳定性的影响进行研究,研究结果表明：内摩擦角和粘聚力对安全系数的影响最大；粘聚力对最大等效应变值和位移影响最大。对研究结果进行总结分析表明：两个模型计算结果的敏感性各不相同,其中D-P线性模型对安全系数比较敏感,而M-C模型对最大等效应变值和位移比较敏感。为了进一步优化模型参数选择及模型选择的合理性,采用灰色关联分析法,对模型参数进行基于安全系数的敏感性分析。灰色关联度的具体数值表明,D-P线性模型对安全系数的影响在模型参数为弹性模量、泊松比、粘聚力和剪胀角时,比M-C模型影响更大。与模型参数的变化对边坡稳定性的影响一致。最后通过室内滑坡试验对D-P线性模型和M-C模型在边坡稳定性的适用性进行验证。试验结果表明,M-C模型的计算结果与试验结果更吻合,且D-P线性模型对安全系数影响更大。综上所述,模型参数的敏感性分析研究对模型参数的选择和计算模型的选取是符合实际有效的研究。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-19
  1.1 课题背景及研究意义  8-9
  1.2 边坡稳定性研究现状  9-16
    1.2.1 边坡影响因素  9
    1.2.2 边坡稳定分析方法  9-16
  1.3 边坡稳定性的敏感分析研究现状  16
  1.4 目前研究存在的问题  16
  1.5 本文研究的主要内容及意义  16-17
    1.5.1 本文研究的主要内容  16-17
    1.5.2 本文研究的意义  17
  1.6 本文的组织安排  17-18
  1.7 本章小节  18-19
第二章边坡稳定性分析软件及本构模型选用研究  19-32
  2.1 引言  19
  2.2 边坡稳定性分析软件的选用  19-21
    2.2.1 一般边坡稳定性分析软件  19-20
    2.2.2 边坡稳定分析软件的适用性  20-21
    2.2.3 ABAQUS分析软件的适用性  21
  2.3 ABAQUS软件的基本原理  21-23
    2.3.1 基本假定  21-22
    2.3.2 基本方程  22-23
  2.4 本构模型的选取  23-27
    2.4.1 ABAQUS中的土体本构模型  23-27
    2.4.2 本构模型选择研究  27
  2.5 模型参数的转换  27-30
    2.5.1 M-C模型与D-P线性模型参数转换  27-29
    2.5.2 M-C模型与D-P双曲线模型及指数模型参数转换  29-30
  2.6 计算方法的选取  30
  2.7 边坡稳定性判断准则的确定  30-31
  2.8 本章小结  31-32
第三章基于ABAQUS的边坡稳定性敏感分析  32-66
  3.1 引言  32
  3.2 算例基本资料  32
  3.3 边坡稳定性分析过程  32-39
    3.3.1 ABAOUS边坡稳定性计算流程  32-33
    3.3.2 ABAQUS边坡稳定性分析求解过程  33-39
  3.4 边坡稳定性分析适用模型的确定  39-42
    3.4.1 边坡稳定性计算结果  39-41
    3.4.2 计算结果分析  41-42
    3.4.3 适用模型的确定  42
  3.5 模型参数的变化对边坡稳定性的影响研究  42-65
    3.5.1 引言  42-43
    3.5.2 弹性模量对M-C模型和D-P模型的影响  43-46
    3.5.3 泊松比对边坡稳定性的影响  46-51
    3.5.4 内摩擦角对边坡稳定性的影响  51-55
    3.5.5 粘聚力对边坡稳定性的影响  55-60
    3.5.6 剪胀角对边坡稳定性的影响  60-65
    3.5.7 模型参数对M-C模型和D-P模型计算结果的影响分析  65
  3.6 本章小节  65-66
第四章模型参数的敏感性分析  66-74
  4.1 引言  66
  4.2 灰色关联分析的基本原理  66-68
    4.2.1 灰色矩阵的建立  66-67
    4.2.2 灰色关联系数及灰关联度确定  67-68
  4.3 边坡稳定影响因素敏感性分析  68-72
    4.3.1 模型参数的取值  68-69
    4.3.2 M-C模型的敏感性分析  69-70
    4.3.3 D-P模型的敏感性分析  70-72
  4.4 边坡稳定性影响因素敏感性分析结果比较  72-73
  4.5 本章小结  73-74
第五章红土型室内滑坡模拟试验  74-83
  5.1 引言  74
  5.2 试验方案的拟定  74-75
    5.2.1 试验土样的选取  74
    5.2.2 试验方案的拟定  74-75
  5.3 边坡的成型过程  75-77
    5.3.1 试验边坡成型方法  75
    5.3.2 试验边坡成型步骤  75-77
  5.4 试验的开展  77-78
    5.4.1 荷载的实施  77
    5.4.2 试验过程的观测  77-78
    5.4.3 试验结束的判断  78
  5.5 试验结果及分析  78-79
  5.6 滑坡模型试验的验证  79-82
    5.6.1 模型参数的确定  79-81
    5.6.2 滑坡模型试验的验证  81-82
  5.7 本章小结  82-83
第六章结论  83-85
  6.1 主要结论  83-84
  6.2 主要存在的问题  84-85
参考文献  85-88
硕士期间发表的论文  88-89
致谢  89-90
附录A  90-92
附录B  92-93

基于ABAQUS的边坡稳定敏感性分析及模型验证

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