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土坡临界滑动面的优化搜索及稳定性分析程序设计

作　者: 谢小荣
导　师: 许宏武；张可能
学　校: 中南大学
专　业: 地质工程
关键词: 土坡稳定性分析临界滑动面最优化方法程序设计
分类号: P642.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 178次
引　用: 3次
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内容摘要

土坡稳定性分析一直是岩土工程中一个十分重要的问题。本文主要考虑了分层土坡及存在稳定渗流、地震作用和坡顶荷载的土坡安全系数的计算方法和临界滑动面的优化搜索,及其滑动面有出露点的土坡稳定性分析,并全部实现程序化。近几十年,许多学者提出了很多土坡稳定性分析方法,已有很多土坡稳定性安全系数的计算方法和临界滑动面的搜索方法及其计算程序,而且已有几个通用的大型软件,但是仍然存在不少的问题。本文首先建立了一个土坡安全系数的计算模型。该模型考虑了分层土边坡的稳定性和存在稳定渗流、地震作用及坡顶荷载的土坡稳定性,应用简化Bishop法和Janbu法来计算安全系数;采用通用法分析分层土坡的稳定性;采用有效应力法分析稳定渗流下的土坡稳定性;采用拟静法分析地震荷载下的土坡稳定性;采用等代均匀土层法分析坡顶荷载下的土坡稳定性; 接着,提出了联合随机搜索和模式搜索法,运用分段搜索的策略来进行土坡临界滑动面的搜索,避免了单一优化法可能陷入局部极值或者运算量大速度慢的缺点; 然后,运用功能强大、易用易学、工程界常用的Visual Basic6.0编制了计算程序,实现了上述过程的程序化; 随后,运用计算程序与现有计算程序进行了对比,结果显示本程序的有效性;同时还运算了大量的数据以寻找土坡的临界滑动面与各相关参数的关系,分析结果与现有理论结果基本吻合; 最后,对两个工程实例进行了计算分析及相关问题的探讨,计算结果与同济启明星边坡稳定分析软件SLOPE 1.0计算结果接近,并且与实际较吻合,进一步验证了本文提出的临界滑动面搜索方法的优越性和计算程序的有效性。

全文目录

第一章绪论  7-15
  1.1 引言  7-8
  1.2 土坡临界滑动面确定的研究现状  8-12
    1.2.1 土坡稳定性安全系数计算方法的研究现状  8-10
    1.2.2 土坡临界滑动面搜索方法的研究现状  10-12
  1.3 土坡稳定性分析计算程序的研究现状  12-13
  1.4 问题的提出  13-14
  1.5 本课题的研究内容  14-15
第二章土坡稳定性分析模型的建立  15-29
  2.1 极限平衡法的基本原理  15-16
  2.2 土坡临界滑动面的形状  16-17
  2.3 土坡安全系数计算方法的选择  17-21
    2.3.1 各种方法的计算精度及适用范围  17
    2.3.2 Janbu法的基本原理及其计算方法  17-21
  2.4 分层土坡的稳定性分析  21-23
  2.5 稳定渗流对土坡稳定性的影响  23-25
  2.6 地震对土坡稳定性的影响  25-27
  2.7 坡顶附加荷载对土坡稳定性的影响  27-28
  2.8 本章小结  28-29
第三章土坡临界滑动面搜索方法的确定  29-39
  3.1 优化法搜索中圆弧滑动面的自由度  29
  3.2 临界滑动面搜索方法的应用  29-33
  3.3 土坡临界滑动面搜索方法的确定  33-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章计算程序设计  39-51
  4.1 开发工具(Visual Basic 6.0)的特点  39-41
  4.2 计算程序的编制  41-50
    4.2.1 计算程序坐标系统的建立  42
    4.2.2 条块几何形状参数坐标的确定  42-44
    4.2.3 Janbu法的程序实现  44-47
    4.2.4 临界滑动面的搜索方法的程序实现  47-50
  4.3 计算程序的特点  50-51
第五章程序运行和工程实例计算及有关问题的探讨  51-61
  5.1 程序运行及其结果  51-57
    5.1.1 与现有计算程序计算结果的对比  51-52
    5.1.2 土坡安全系数及其滑动面的变化规律  52-57
  5.2 工程实例计算及有关问题的探讨  57-61
第六章结论及建议  61-63
  6.1 结论  61-62
  6.2 建议  62-63
参考文献  63-69
附录  69-71
致谢  71-72
攻读学位期间主要的研究成果  72

土坡临界滑动面的优化搜索及稳定性分析程序设计

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