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强度折减法在膨胀岩边坡稳定性分析中的应用

作　者: 李川疆
导　师: 何建新
学　校: 新疆农业大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 膨胀岩强度折减法抗剪强度稳定分析变形分析
分类号: TV223
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文针对新疆某膨胀岩渠道工程渠坡进行研究，系统的阐述膨胀岩的矿物组成、判别分类标准、以及其工程特性，并针对其特殊的工程特性，对膨胀岩的抗剪强度指标进行推求和选取，在不同干密度、含水率的作用下对膨胀岩重塑样的抗剪强度及残余强度的影响进行研究，以及在不同干湿循环次数、反复剪切次数的作用下对膨胀岩重塑样的抗剪强度影响规律。为解决工程中实际问题，通过工程实例，运用有限元软件（ABAQUS）对渠道在不同换填深度、入渗深度的情况下，引入温控有限元强度折减法对渠道进行稳定性分析，同时用Duncan-Chang E-μ模型对渠道进行变形性分析。所得主要结论如下：（1）在进行直剪试验时，发现原状样的抗剪强度指标受剪切试样的尺寸影响，小型直剪的强度指标大于中型直剪，且小型直剪的数据比中型直剪更为离散，浸水饱和后强度急剧下降，尤其是黏聚力几乎为零。在进行三轴试验时，用Duncan-Chang E-μ模型推求的理论曲线在初始阶段（应变量在5%以内）能够较好的拟合试验曲线，加工硬化阶段，仍可用此模型进行拟合。（2）当干密度相同时，重塑样的抗剪强度指标存在最佳含水率。峰值强度与残余强度都存在最佳含水率，且峰值强度受含水率的影响较明显。当含水率相同时，随着干密度的增加，重塑样的黏聚力呈线性增加，内摩擦角与干密度之间的相关性较小，而且内摩擦角变化不大。峰值强度与残余强度受干密度的影响较小。（3）重塑样的抗剪强度指标随着干湿循环次数的增加而减小，但是在一定次数以后，强度指标下降已不明显，最后趋于稳定。采用改进的刘华强强度衰减公式可以较好地反映土体强度衰减规律。（4）重塑样在裂隙充分发展后的饱和强度与饱和状态下的残余强度在数值上相差不大，可以用饱和状态下的残余强度评估裂隙充分发展后的饱和强度。（5）在运用有限元强度折减法进行渠坡稳定性分析时，当渠道入渗较浅（1m）时，安全系数几乎不随砂粒石料的换填厚度而变化。当渠道内入渗较深（2m或3m）时，换填厚度越大，安全系数越大。（6）对渠坡不同部位的变形进行分析，得出不同工况下都是坡面中部变形量最大，坡面顶部变形量稍小，坡面底部变形量最小。当入渗深度相同时，不同换填厚度下，坡面底端变形差别较小，坡面中点变形差别稍大，坡面顶端变形差别较大；换填厚度越小，渠坡表面变形越大，坡顶向渠外的水平位移越大，坡体出现拉裂的可能性也越大。（7）在各种不同入渗深度下，换填层内的小主应力都为正值（拉应力），而且坡顶附近的拉应力比坡底部位大，也说明有出现拉裂的可能。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
第1章绪论  6-13
  1.1 研究背景  6-7
  1.2 国内外研究现状  7-12
  1.3 本文的研究内容  12-13
第2章膨胀岩的特殊工程性质  13-20
  2.1 膨胀岩的物质组成及结构特征  13-15
  2.2 膨胀岩的判别与分类  15-18
  2.3 膨胀岩的工程性质  18-19
  2.4 本章小结  19-20
第3章渠段 82+500 处膨胀岩的物理、力学性能试验  20-34
  3.1 渠段 82+500 处膨胀岩试验段物理性能试验  20-21
  3.2 渠段 82+500 处膨胀岩试验段力学性能试验  21-26
  3.3 膨胀岩抗剪强度特性的研究  26-33
  3.4 本章小结  33-34
第4章渠段 82+500 处膨胀岩试验段边坡稳定性分析  34-68
  4.1 渠段 82+500 处膨胀岩试验段工程地质概况  34-35
  4.2 计算原理介绍  35-36
  4.3 膨胀岩渠坡安全稳定性分析  36-38
  4.4 计算方案  38
  4.5 稳定分析计算结果  38-46
  4.6 变形分析计算成果  46-66
  4.7 实验结果分析及建议  66-67
  4.8 本章小结  67-68
第5章结论与展望  68-70
  5.1 结论  68-69
  5.2 展望  69-70
参考文献  70-74
致谢  74-75
个人简历  75

强度折减法在膨胀岩边坡稳定性分析中的应用

内容摘要

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