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岩质边坡稳定性分析中的几个非线性问题的探讨

作　者: 卢晓春
导　师: 田斌
学　校: 三峡大学
专　业: 水工结构工程
关键词: 岩质边坡稳定性非线性有限元开挖渗流
分类号: TU457
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 200次
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内容摘要

随着我国国民经济的快速发展和国家对基础设施建设投入的不断加大,铁路、交通、能源、矿山、水利水电等工程领域不可避免的逐步形成了大量的岩质高边坡工程,这些边坡工程中一般都存在着岩体稳定性问题,有些问题已成为工程建设进度与安全的重要制约因素。自然状态下的岩体经过漫长的地质年代作用后,一般处于稳定的平衡状态。由于工程建设的需要,岩质边坡需要进行开挖、地应力释放、原有的应力平衡状态打破、边坡岩体应力场重分布。而这种应力场的重分布要靠边坡岩体自身来承担。对于开挖边坡而言,要分析其稳定性需选用与其吻合的力学参数和分析方法。本文的研究目的是解决有限元数值方法在分析岩质边坡稳定性中的几个非线性问题。其中关键问题包括:岩体松弛区划分及各松弛区参数的确定;开挖等效荷载的分析及讨论;开挖引起渗流场的变化及其力学效应等。本文以解决上述关键问题为主线,开展了以下工作:(1)基于AutoCAD的有限元前后处理开发的研究,主要包括使用超单元法自动剖分网格,并采用AD算法对划分后的网格结点编号进行优化等;(2)编制了可以考虑拉剪破坏和压剪破坏的平面非线性有限元程序,并对程序编制中存在的非线性问题进行了探讨,并给出了相应的解决办法;(3)基于岩体的声波测试、岩体力学实验及岩体质量评价等手段,对岩质边坡的松弛区范围和相应区域的力学参数的确定进行了研究;(4)讨论了开挖等效荷载产生的原因及计算方法;(5)讨论了开挖引起的渗流场的变化及其力学效应的研究,并给出了相应的解决办法。

全文目录

内容摘要  4-5
Abstract  5-9
1 概述  9-17
  1.1 问题的提出  9-10
  1.2 国内外研究现状分析  10-15
  1.3 本文的主要工作  15-17
2 非线性有限元法基本理论及应用  17-40
  2.1 线弹性有限元分析  17-18
  2.2 非线性有限元分析  18-30
  2.3 非线性有限元程序设计中值得注意的几个问题  30-36
  2.4 程序算例  36-39
  2.5 小结  39-40
3 岩体力学参数研究  40-48
  3.1 松弛区的确定  40-41
  3.2 参数研究  41-44
  3.3 工程实例  44-47
  3.4 小结  47-48
4 开挖作用下岩质边坡的稳定性研究  48-55
  4.1 有限元开挖作用的模拟  48-51
  4.2 渗流作用下岩质边坡安全性研究  51-54
  4.3 小结  54-55
5 有限元计算的前后处理  55-67
  5.1 有限元计算的前处理  55-62
  5.2 有限元计算的后处理  62-65
  5.3 有限元前后处理实例  65-66
  5.4 小结  66-67
6 工程应用  67-81
  6.1 工程简介  67-69
  6.2 松弛范围及力学参数的确定  69-70
  6.3 有限元计算  70-80
  6.4 小结  80-81
7 结论与展望  81-82
  7.1 结论  81
  7.2 展望  81-82
参考文献  82-87
致谢  87-88
附录：攻读硕士学位期间发表的论文和参与的科研项目  88

岩质边坡稳定性分析中的几个非线性问题的探讨

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