学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于强度折减法的浅变质岩风化层边坡稳定性研究

作　者: 袁灿
导　师: 欧湘萍
学　校: 武汉理工大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 浅变质岩边坡稳定性分析 FLAC-3D 有限差分强度折减法
分类号: TU43
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 199次
引　用: 6次
阅　读: 论文下载

内容摘要

边坡稳定分析的方法很多,传统上主要采用极限平衡分析方法。近年来,引入了强度折减法,强度折减法是结合有限元或有限差分等数值计算方法来实现边坡稳定性分析的。采用有限差分强度折减法进行边坡稳定分析,能直接得到安全系数和最危险滑动面,并且能得到边坡的应力场分布,还可以描述边坡的失稳过程。以浅变质岩风化层边坡为研究对象,基于FLAG-3D软件,结合有限差分强度折减理论,对浅变质岩风化层边坡进行了稳定性分析。分析研究了浅变质岩风化层边坡的工程特性;对现有的边坡失稳判据进行了分析对比,选定计算收敛判据作为失稳判据,并利用FLAG-3D软件编译相应的程序来实现强度折减法,求解边坡安全系数并搜索最危险滑动面;选取了一个均质边坡和一个非均质边坡作为算例,运用自编强度折减法程序进行边坡稳定分析,验证了本文算法的适用性;基于均质边坡算例,简单分析了计算网格划分和内摩擦角、粘聚力、弹性模量、泊松比等参数对边坡安全系数计算值的影响;运用本文分析方法对某浅变质岩风化层边坡稳定性进行了分析。得出以下主要结论:(1)浅变质岩风化层边坡岩体的物理力学性质差,强度低,坡体内构造面、小断层发育,风化后形成软弱带,导致浅变质岩风化层边坡自身稳定性差。在降雨、坡体开挖等因素的影响下,浅变质岩风化层边坡极易发生边坡失稳。(2)建立计算模型时要合理的划分计算网格。当网格划分密度较低时,边坡的安全系数随网格密度的增加而减小,且变化较大;当网格划分密度较高后,边坡的安全系数随网格密度的增加而引起的变化较小。网格密度过低会影响计算精度,而过高的网格密度则会消耗过多的计算时间,因此一般要通过试算来确定合理的网格密度。(3)在相同的计算条件下,内摩擦角φ对安全系数计算值的影响较大,粘聚力c次之,弹性模量E和泊松比μ对边坡的安全系数计算值几乎没有影响。(4)本文基于FLAG-3D软件的自编强度折减法计算程序具有一定的适用性,可以较为准确地确定边坡的安全系数和最危险滑动面的位置。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-21
  1.1 引言  10
  1.2 边坡稳定分析方法概述  10-18
    1.2.1 确定性分析方法  10-16
    1.2.2 不确定性分析方法  16-18
  1.3 强度折减法研究现状  18-19
  1.4 本文主要研究内容  19
  1.5 本文研究技术路线  19-21
第2章浅变质岩风化层边坡概述  21-29
  2.1 引言  21
  2.2 浅变质岩风化层边坡稳定性因素  21-24
    2.2.1 内部因素  22-23
    2.2.2 外部因素  23-24
  2.3 风化作用对浅变质岩边坡稳定性的影响  24-26
    2.3.1 风化作用对浅变质岩的影响  24-25
    2.3.2 风化作用对浅变质岩边坡稳定性的影响  25-26
  2.4 浅变质岩风化层边坡的特点  26
  2.5 浅变质岩风化层边坡的防治原则  26-27
  2.6 浅变质岩风化层边坡的防治对策  27-29
第3章 FLAC-3D程序简介  29-39
  3.1 引言  29
  3.2 FLAC-3D的基本单元  29-30
  3.3 FLAC-3D的计算原理  30-35
    3.3.1 三维空间离散  31
    3.3.2 空间导数的有限差分近似  31-32
    3.3.3 运动方程  32-33
    3.3.4 本构方程  33
    3.3.5 应变、应力及节点不平衡力  33-34
    3.3.6 阻尼力  34
    3.3.7 计算步骤  34-35
  3.4 FLAC-3D处理问题的一般步骤  35-36
  3.5 FLAC-3D的特点  36-39
    3.5.1 应用范围广泛  36-37
    3.5.2 FLAC-3D内嵌语言FISH  37-38
    3.5.3 与有限元比较  38
    3.5.4 FLAC-3D具有强大的前后处理功能  38-39
第4章基于有限差分的强度折减法  39-61
  4.1 引言  39
  4.2 强度折减法基本原理  39-41
  4.3 强度折减法与传统方法的理论比较  41-43
    4.3.1 安全系数  41-42
    4.3.2 确定滑动面的位置  42
    4.3.3 有限差分强度折减法的优点  42-43
  4.4 屈服准则  43-45
  4.5 边坡失稳判据  45-47
  4.6 用FLAC-3D实现强度折减法  47-50
  4.7 算例分析  50-57
    4.7.1 均质边坡算例分析  50-54
    4.7.2 非均质边坡算例分析  54-57
  4.8 材料参数对安全系数计算值的影响  57-61
    4.8.1 粘聚力C对安全系数计算值的影响  57-58
    4.8.2 内摩擦角φ对安全系数计算值的影响  58-59
    4.8.3 弹性模量E对安全系数计算值的影响  59-60
    4.8.4 泊松比μ对安全系数计算值的影响  60
    4.8.5 小结  60-61
第5章浅变质岩风化层边坡工程实例分析  61-73
  5.1 引言  61
  5.2 自然地理  61
    5.2.1 气候地震  61
    5.2.2 地形地貌  61
  5.3 工程地质条件  61-63
    5.3.1 地质构造  61-62
    5.3.2 地层岩性  62
    5.3.3 岩土组成  62-63
    5.3.4 岩土参数  63
  5.4 水文地质条件  63
  5.5 滑坡地质  63-64
    5.5.1 滑坡分类及规模  63
    5.5.2 滑坡体物质成分  63-64
    5.5.3 地下水特征  64
  5.6 滑坡的形成机制  64-65
    5.6.1 滑坡产生的原因  64
    5.6.2 形成机制分析  64-65
  5.7 滑坡稳定性分析  65-71
    5.7.1 有限差分强度折减法  65-69
    5.7.2 剩余推力法  69-71
    5.7.3 结果比较  71
  5.8 处治措施  71-73
第6章结论与展望  73-75
  6.1 结论  73
  6.2 展望  73-75
参考文献  75-78
致谢  78-79
攻读硕士学位期间发表的论文与参加的科研项目  79

基于强度折减法的浅变质岩风化层边坡稳定性研究

内容摘要

全文目录

相似论文