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《大连理工大学》 2003年
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基坑工程中土与支护结构相互作用及边坡稳定性的数值分析

武亚军  
【摘要】:在基坑工程中,土与支护结构相互作用、土的物理非线性与界面的接触非线性所构成的土工双重非线性和基坑边坡的稳定性是深基坑工程中的三个非常重要而基本的实际问题,一直得到了广泛的重视,但是目前尚未得到彻底的解决。为此本文针对这三个问题,分别开展了深入的探索,主要研究工作包括: 1.对于土与结构间接触面的切向本构关系,目前通常采用双曲线非线性弹性模型或刚塑性模型来描述,但是,传统的双曲线非线性模型不能明确地表达剪切破坏后的塑性流动变形特性;而刚塑性模型又无法描述剪切破坏之前的非线性弹性变形。对此,本文将非线性弹性理论与弹塑性理论相结合,提出了一种非线性弹性—理想塑性模型,剪切破坏之前所发生的剪切变形与剪切破坏之后的错动变形分别由非线性模型和刚塑性模型计算,这种混合模型能够比较全面地反映接触面的变形特性与破坏机理,以此为基础发展了用于模拟土与结构接触面特性的接触带单元。从计算角度,接触面的计算力学模型可以分为无厚度的接触面单元和有厚度的接触带单元,通过比较分析认为有厚度的接触带单元能够比较合理地描述土与结构的相互作用特性。 2.对于实际岩土工程中大量存在的土的物理非线性和土与结构间接触面的接触非线性这类双重非线性问题,本文将土的理想弹塑性模型和针对接触面所建立的非线性弹性—理想塑性本构模型相结合,发展了一套非线性数值解法,从而对于土工双重非线性问题提出了一种一套比较协调的计算模型与数值分析方法,并将其应用于深基坑支护与开挖及稳定性分析,实际计算表明这套方法是行之有效的。 3.针对目前边坡稳定性分析中常用的强度折减弹塑性有限元法所存在的失稳指标和失稳判断不明确等问题,本文提出了将广义塑性应变作为一种新的失稳指标,并依据广义塑性应变分布区的产生、发展乃至相互连通进行边坡稳定性的评判。本文通过对有限元计算结果的计算机实时显示技术全面实现了这种评判过程,即通过对图形实时显示的计算结果的观察,分析强度折减过程中广义塑性应变的发展变化,进而评判边坡的稳定性,多个算例的计算与分析表明不仅对于基坑边坡,而且对于实际工程中的天然边坡和人工切坡,这种稳定性分析方法是合理有效的。 4.采用Visual C++编写了面向对象的计算程序,实现了非线性—理想塑性接触面模型,实现了土工双重非线性问题的弹塑性有限元数值计算和以此为基础的边坡稳定性数值分析。该计算系统不仅具有较强的计算功能,而且拥有较强的前前后处理功能,在后处理中,有限元计算结果可以用等值线与彩色云图两种方法表达。结合基坑开挖与支护这样的变体系施工力学问题,将非线性有限元计算过程与实时显示技术相结合,随时通过图形显示了解施工与加载过程中各种物理量的发展与变化过程,是这一计算系统的突出特点。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TU43

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【引证文献】
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4 刘开富;陈阶亮;谢新宇;朱向荣;;基坑放坡开挖破坏性状大变形有限元分析[J];岩土工程学报;2006年S1期
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【参考文献】
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【共引文献】
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7 明宇;蔡新;郭兴文;;面板堆石坝静动力分析研究概述[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
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9 杨正权;刘小生;赵剑明;赵军强;陈宁;刘启旺;;深厚覆盖层场地地震反应分析研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
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1 桑培淼;注水强化松软煤壁稳定性的规律及工艺参数研究[D];河南理工大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王成华,夏绪勇;边坡稳定分析中的临界滑动面搜索方法述评[J];四川建筑科学研究;2002年03期
2 董璞;刘金龙;李亮辉;;强度折减有限元法分析边坡稳定性的精度探讨[J];四川建筑科学研究;2009年02期
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中国重要会议论文全文数据库 前3条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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10 盛建龙;岩体结构面力学特征及地下工程结构稳定性的研究[D];武汉理工大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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6 王进;高层建筑深基坑开挖三维弹性、弹塑性有限元分析[D];西安建筑科技大学;2001年
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10 朱益军;高速公路路堑边坡稳定性研究[D];浙江工业大学;2002年
【二级引证文献】
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9 汤正东;朱大勇;师林;;某高速公路沿线高边坡调查与稳定性评价[J];工程与建设;2011年02期
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中国重要会议论文全文数据库 前9条
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5 杨成忠;刘新荣;王淑芳;方涛;;加筋高填石路堤填筑过程动态稳定性分析与监测[A];第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
6 年廷凯;张克利;徐海洋;李东晨;;考虑多因素效应的大型滑坡体稳定性数值分析[A];第九届全国工程地质大会论文集[C];2012年
7 李新平;熊小兵;;紧邻铁路箱涵基坑稳定性影响数值分析[A];第3届全国工程安全与防护学术会议论文集[C];2012年
8 代春泉;秦哲;苏建光;;黄河冲积平原深基坑施工变形黏弹塑性分析[A];《岩土力学》vol.34 增刊1 2013[C];2013年
9 李志清;林杜军;岳锐强;周应新;胡瑞林;杨强;;东露天槽仓黄土高边坡开挖支护变形分析~*[A];中国科学院地质与地球物理研究所2013年度(第13届)学术论文汇编——工程地质与水资源研究室[C];2014年
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10 黄杰安;曹平;葛文杰;;Fuzzy测度理论在岩质边坡稳定性分析中的应用[J];岩土力学;2005年S2期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐克林;周叔举;;德兴铜矿边坡稳定性破坏概率计算与分析[A];全国第三次工程地质大会论文选集(上卷)[C];1988年
2 吉同元;胡光伟;;地下水对边坡稳定性影响的数值模拟研究[A];中国地质学会工程地质专业委员会2007年学术年会暨“生态环境脆弱区工程地质”学术论坛论文集[C];2007年
3 易萍华;;黄河小浪底水库消力池边坡稳定性破坏概率分析[A];第五届全国工程地质大会文集[C];1996年
4 牟会宠;;大冶铁矿扩帮区边坡稳定性研究要点[A];全国第三次工程地质大会论文选集(上卷)[C];1988年
5 朱大勇;张四维;;边坡稳定性计算新方法[A];第五届全国工程地质大会文集[C];1996年
6 李九呜;徐克林;;南芬露天铁矿深部开采边坡稳定性的计算与分析[A];全国第三次工程地质大会论文选集(上卷)[C];1988年
7 张新敏;蒋中明;樊火;王桂尧;;考虑开挖效应的边坡稳定性评价方法研究[A];和谐地球上的水工岩石力学——第三届全国水工岩石力学学术会议论文集[C];2010年
8 向喜琼;卢桂海;李亮;;基于GIS的边坡稳定性计算[A];贵州省岩石力学与工程学会2010年学术年会论文集[C];2010年
9 赵晖;屈春来;王可佳;;水厂铁矿修改设计边坡稳定性研究[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
10 张鹏;刘浩宇;应秀梅;徐椿景;傅向荣;;抗滑桩对边坡稳定性影响的数值分析[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刘如春;4年创收6000万[N];广东科技报;2002年
2 申玉秀;霍市工矿企业实现全年“零事故”[N];通辽日报;2010年
3 本报记者 曾实;瓦丹路,重负之下的重整[N];四川日报;2009年
4 史志强 翟平国 刘戈;雪域高原的光明使者[N];解放军报;2009年
5 孙守亚;土钉墙边坡支护技术[N];中国水利报;2002年
6 许梅;三峡大学解决三峡工程技术难题[N];人民日报海外版;2002年
7 单平 蔡迎新;宁波排查千所学校地灾隐患[N];中国国土资源报;2009年
8 记者 杨方武 通讯员 张景铁;不越澜沧誓不休[N];中国石油报;2011年
9 本报特约记者 张景铁;攻坚克难雄心在 誓让油龙过澜沧[N];石油管道报;2011年
10 通讯员张荣华、张晓亮;乌恰严把矿山企业复工验收关[N];克孜勒苏报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王建强;云南龙江特大桥桥基区边坡稳定性研究[D];中国地质大学(北京);2010年
2 王军;多重作用的边坡稳定性及分析方法的研究[D];中南大学;2010年
3 嵇晓雷;基于植被根系分布形态的生态边坡稳定性研究[D];南京林业大学;2013年
4 柴红保;基于岩体断裂损伤模型的边坡稳定性研究[D];中南大学;2010年
5 张鹏;基于GIS的复杂条件下露井联采边坡稳定性研究[D];中国矿业大学(北京);2012年
6 席本强;废弃矿山垃圾填埋场边坡稳定性及加固防渗研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
7 沈世伟;吉林省东南部山区地质环境及边坡稳定性研究[D];吉林大学;2010年
8 王光进;超高台阶排土场散体介质力学特性及边坡稳定性研究[D];重庆大学;2011年
9 买合木提·巴拉提;动水条件下破损岩体边坡变形破坏机理与应用研究[D];新疆农业大学;2013年
10 王辉;珠三角花岗岩残积土边坡稳定性分析及非线性预测[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹鹤;云南省盈江地区地震作用下的边坡稳定性研究[D];北京林业大学;2011年
2 张迎宾;边坡稳定性塑性极限分析上限法研究[D];中南大学;2010年
3 刘永涛;降雨入渗对黄土边坡稳定性影响研究[D];西北农林科技大学;2010年
4 陈帆;岩质高陡边坡稳定性分析与锚固优化[D];西华大学;2010年
5 吕金昕;金沙江其宗水电站引水洞出口边坡稳定性研究[D];成都理工大学;2010年
6 刘鹏辉;降雨入渗对土石混填路堤边坡稳定性的影响分析[D];郑州大学;2010年
7 梁丰田;渝黔高速公路边坡开挖稳定性数值模拟分析[D];吉林大学;2010年
8 王龙;攀钢东山头边坡稳定性分析与治理方案研究[D];昆明理工大学;2001年
9 方华;沉管隧道基槽边坡稳定性研究[D];北京交通大学;2010年
10 张晓东;小龙潭布沼坝露天矿高边坡安全性和经济性分析[D];昆明理工大学;2005年
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