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坡面重塑应力状态对坡体稳定的影响

作　者: 阳栋
导　师: 王国体
学　校: 合肥工业大学
专　业: 岩土工程
关键词: 边坡稳定分析安全系数应力重塑 ABAQUS 有限元强度折减法坡高坡角土体力学参数
分类号: TU431
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 42次
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内容摘要

传统的边坡稳定分析方法是在假定滑动面的基础上,根据力和力矩平衡,计算安全系数,然后对安全系数小于安全标准的边坡进行加固。这些方法的缺陷是在稳定分析和设计过程中把土体视为刚体,没有考虑土体内部的应力应变关系,无法分析边坡破坏的发生和发展过程,而且没有考虑土体与支挡结构的共同作用及其变形协调。利用有限元软件能够模拟各种复杂条件下的边坡,而且能够获得边坡内土体单元的应力和位移情况。边坡常用加固方式大多是挡墙、抗滑桩、锚杆和土钉等被动支挡方式,没有充分发挥土体的抗剪强度,而且随着土的主动变形增大,加固效果减弱。而借助扩大头的预应力锚杆对边坡进行应力重塑,能最大限度的利用土体自身的抗剪能力,用较小的代价保持边坡的稳定。本文初步介绍了有限元软件ABAQUS的功能及其在岩土工程中的应用,对有限元强度折减法及其在ABAQUS上的实现作了详细说明,并对有限元强度折减法模拟边坡破坏时,极限状态的判断标准作了对比分析。在开挖边坡上施加重塑应力,能够使边坡土体恢复到接近开挖前的受力状况,增强边坡的稳定性。本文阐述了应力重塑方法的基本思想及实现途径,在ABAQUS平台上,通过对具体算例的模拟,分析了边坡开挖及重塑过程中应力变化规律。用温度场的变化控制材料参数的折减,从而用有限元强度折减法计算边坡重塑后的安全系数,作为评价重塑效果的依据。通过对比分析不同方向和大小重塑力作用下,边坡安全系数的变化情况,可以找出最佳的加载方式。对不同角度和高度的边坡施加不同大小和方向的重塑力,并进行强度折减,得出坡角和坡高对边坡安全系数及应力重塑效果的影响。同时,通过变动土体力学参数,分析其对坡体稳定和应力重塑效果的影响,得出应力重塑时安全系数随参数的变化规律。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-14
第一章绪论  14-18
  1.1 研究目的和意义  14
  1.2 边坡稳定性研究现状  14-16
    1.2.1 定性分析法  15
    1.2.2 定量分析方法  15
    1.2.3 复合分析方法  15-16
  1.3 边坡防治的发展现状  16
  1.4 本文所做的工作  16-18
第二章 ABAQUS 简介及其在岩土工程中的应用  18-23
  2.1 ABAQUS 简介  18
  2.2 ABAQUS 主要模块简介  18-19
  2.3 ABAQUS 分析过程  19-21
  2.4 ABAQUS 与岩土工程分析  21-23
第三章强度折减法的原理及在 ABAQUS 中的实现  23-34
  3.1 强度折减技术的基本原理  23
  3.2 强度折减时极限状态的判定  23-25
  3.3 土体的本构模型及屈服准则的选用  25-28
    3.3.1 本构模型简介  25-26
    3.3.2 屈服准则  26-28
  3.4 有限元强度折减法在 ABAQUS 中的实现  28-29
  3.5 算例分析  29-34
    3.5.1 问题描述  29
    3.5.2 Geo-slope 中计算结果  29
    3.5.3 ABAQUS 中温度控制材料参数折减的过程  29-34
第四章开挖边坡的应力重塑及有限元模拟  34-43
  4.1 应力重塑方法的理论基础  34-35
  4.2 应力重塑法的基本内容  35-36
  4.3 应力重塑方法的实现  36-37
  4.4 开挖边坡应力重塑的有限元模拟  37-43
    4.4.1 模型简介  37
    4.4.2 模拟步骤  37-38
    4.4.3 结果分析  38-40
    4.4.4 边坡土体应力分析  40-43
第五章边坡应力重塑加载方式及影响因素研究  43-63
  5.1 不同加载方式下边坡重塑效果研究  43-49
    5.1.1 不同大小重塑力对边坡稳定性的影响  43-46
    5.1.2 不同方向重塑力对边坡稳定的影响  46-49
  5.2 坡面形态参数对重塑效果的影响  49-58
    5.2.1 坡角对重塑效果的影响  49-54
    5.2.2 坡高对重塑效果的影响  54-58
  5.3 考虑不同土体力学参数对坡面应力重塑效果的影响  58-63
    5.3.1 不同粘聚力c 对边坡重塑效果的影响  58-59
    5.3.2 不同内摩擦角φ对重塑效果的影响  59-61
    5.3.3 不同弹性模量 E 对重塑效果的影响  61
    5.3.4 不同泊松比υ对重塑效果的影响  61-62
    5.3.5 不同剪胀角ψ对重塑效果的影响  62-63
第六章结论与展望  63-65
  6.1 结论  63
  6.2 展望  63-65
参考文献  65-68
攻读硕士学位期间发表的论文  68-69

坡面重塑应力状态对坡体稳定的影响

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