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《大连理工大学》 2011年
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基于强度折减有限元法的三维边坡稳定性与破坏模式分析

张克利  
【摘要】:边坡破坏大多呈现三维特征,二维边坡稳定性分析往往不能真实反映边坡的实际状态和失稳过程,因此三维边坡稳定性分析在边坡工程安全评估和加固设计中更具有实际意义。而强度折减有限元法是当前较为有效的边坡稳定性评价方法,正逐渐拓展应用于三维边坡的稳定性分析,并被许多专家、学者所接受。但当前应用强度折减有限元法进行三维边坡稳定性分析尚不成熟,一些认识仍不统一,如网格尺寸与局部精细化对三维边坡稳定性计算精度的影响,边界条件、岩土强度参数对三维边坡临界滑动面的影响,外荷载及环境荷载下三维边坡稳定性及破坏模式,考虑开挖过程的三维边坡稳定性及强度折减有限元法的实际工程应用等。针对这一现状,本文开展了如下研究工作: 1)探讨三维边坡稳定性分析中的基本问题 采用强度折减有限元法,讨论边坡失稳判据、有限元网格密度对计算精度以及可视化变形破坏效果的影响;边界条件对三维边坡稳定性及临界滑动面的影响;对比分析是否考虑地应力平衡时边坡的变形及整体稳定性;探讨强度折减系数与三维边坡变形直至失稳破坏间的联系;为强度折减有限元法应用于三维边坡稳定性评价提供必要的基础。 2)三维边坡稳定性及破坏模式分析 探讨不同边界约束条件下岩土强度参数(如黏聚力、内摩擦角)及边坡坡角等对三维边坡稳定性及潜在滑动面的剪出位置、滑坡后缘、滑坡深度的影响;分析坡顶超载、拟静力地震荷载(包括水平向、竖向以及水平向与竖向的联合作用)等对边坡稳定性与破坏模式的影响;对比分析含软弱夹层的三维边坡在自然状态和外荷载条件下的稳定性与破坏模式。 3)考虑开挖过程与环境荷载的三维边坡稳定性与破坏模式分析 研究三维边坡在开挖过程中坡体的整体稳定性及变形发展过程,对比分析有、无开挖荷载情况下的边坡整体稳定性及破坏模式;从坡顶超载强度及分布位置两个方面,深入探讨局部超载对边坡稳定性以及破坏模式的影响;应用拟静力方法,分析两个水平方向地震荷载对边坡稳定性的影响;当边坡体内存在软弱夹层时,基于强度折减法研究软弱夹层对三维边坡稳定性及控制性滑动面的影响。 4)三维强度折减有限元方法在岔鞍滑坡中的应用研究 结合大连岔鞍村滑坡,采用二维强度折减有限元法,考虑开挖过程、地下水位变化、交通及地震荷载等条件,深入探讨边坡稳定性的影响因素及边坡失稳机制;并采用极限平衡法进行辅助计算与对比分析。在此基础上,将三维强度折减弹塑性有限元方法应用于岔鞍古滑坡体的稳定性评价,取得了初步认识。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU43

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【参考文献】
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