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《大连理工大学》 2008年
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边坡稳定有限元分析及程序设计

成长青  
【摘要】: 极限平衡法虽然已经在工程实践中得到了大量的应用,但是它不能很好地考虑土体的应力应变关系,对土条条间力作了各种假定,因此计算的结果并不精确,而且不能给出土体的应变信息。有限元方法可以考虑土体的真实应力场,可以区分填筑和开挖边坡,因而应用会更广泛。本文主要做了一下几方面的工作。 第一,完善了非圆弧滑面应力有限元程序。边坡稳定的有限元方法,是定义了安全系数并给定一系列初始滑裂面,然后利用有限元软件比如Geo-slope和ANSYS计算得到的应力场,求解安全系数。在确定滑面上计算点的应力张量的时候,本文采用了面积判别法,即首先对每一个四边形单元(本文全部采用四边形单元求解计算)确定其横坐标和纵坐标的范围,如果计算点在这个范围之外,就跳出对下一个单元进行判断,如果在范围内,那么计算这个点和四边形单元四个节点形成的四个三角形的面积以及四边形单元的面积,并进行求差比较。一个点可能属于不同的单元的大范围之内,那么最后对这几个差值比较,最小的即为计算点所属的单元,然后利用这个单元四个节点的应力值,构造插值函数求出计算点的应力值。针对非圆弧初始滑裂面不容易给定的问题,将本文的非圆弧滑面应力法和瑞典圆弧法相结合。瑞典圆弧法虽然计算安全系数偏低,但是大量的算例证明其搜索得到的最危险滑面和Bishop法以及其他的极限平衡法非常接近。这里首先用比较简单的瑞典圆弧法确定最危险滑面,然后以最危险滑面以及其附近的一系列圆弧为初始滑面,将这些圆弧离散运用HOOKE JEEVES方法进行优化搜索,最后将得到的安全系数比较得出最危险滑裂面。 第二,推导了如何在ANSYS中使用比较准确的平面应变条件下的基于关联流动的Mohr-Coulomb匹配圆DP准则。目前,通用的有限元软件使用的土体本构模型通常都是DPI,即Mohr-Coulomb准则外角点外接圆,但是这样会高估了土体的承载能力。参考郑颖人等人的研究成果,实现了各种DP模型之间的转化。 第三,比较了滑面应力有限元方法和Bishop法,有限元强度折减法。不仅仅比较了三种方法的滑裂面位置,安全系数,还对滑裂面上的应力分布进行了研究。结果发现,滑面应力有限元方法在滑出区域和滑入区域部分会出现剪应力反转,即逆着滑动方向的剪应力,这是因为滑面应力有限元方法使用的是实际受力状态下的应力场,但是这样安全系数的定义就出现了问题,剪应力不再是完全意义上的滑动力,它的作用就存在了“二义性”,同样的,Bishop方法也存在这样的问题。本文采用了分段法对之加以判断。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TU43

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 单儒娇;极限平衡法和有限元法分析排土场边坡稳定性[D];辽宁工程技术大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 周斌;张可能;许晶菁;阮永芬;;稳定渗流时基坑侧向水土压力计算[J];四川建筑科学研究;2007年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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10 龚友;王宪增;沈礼庆;;厢式半挂车有限元分析[A];第二届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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6 徐玉胜;大能量强夯置换法处理深圳地区软土地基的应用研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
7 潘健怡;铝合金型材挤压的数值模拟及模具结构优化研究[D];华南理工大学;2010年
8 宋兵;桩侧摩阻力特性的研究[D];华南理工大学;2010年
9 朱剑锋;考虑扰动影响的土体性状研究[D];浙江大学;2011年
10 史海莹;双排桩支护结构性状研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘根保;基于邓肯—张模型的垃圾土强度特性及边坡稳定性研究[D];南昌航空大学;2010年
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4 刘帅;大型渠道混凝土振动密实成型数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
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8 王会杰;基于变形控制的复合地基变刚度概念设计研究[D];郑州大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前6条
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中国硕士学位论文全文数据库 前6条
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 杜鹏;董辉;;白音华二号露天煤矿非工作帮复合边坡滑坡分析与管理[J];经营管理者;2011年23期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谢兼量;梅明荣;;基于有限元应力场的边坡稳定分析[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
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10 朱大勇;丁秀丽;杜俊慧;邓建辉;;旋转非对称边坡三维安全系数计算[A];第一届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集(上册)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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6 焦善伟;全球米价大涨将奈我米市几何[N];粮油市场报;2008年
7 余光贤 潘爱生;风险评估增加大检修安全系数[N];中国石化报;2004年
8 上海市劳动防护用品质量监督检验站 陆勤;漏电保护器安全系数高[N];中国质量报;2000年
9 记者 王辉;使用寿命短 安全系数低[N];中国质量报;2001年
10 记者 何道岚 何有贵 叶卡斯 林洪浩 李栋 杨明 黄蓉芳 翁淑贤 实习生 刘高阳;门口挤200孩子学校仍不开门[N];广州日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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3 舒继森;露天煤矿边坡稳定关键影响因素及边坡治理与采矿一体化方法研究[D];中国矿业大学;2009年
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6 朱益军;基于GIS公路边坡稳定评判与防护决策系统研究[D];浙江大学;2007年
7 赵杰;边坡稳定有限元分析方法中若干应用问题研究[D];大连理工大学;2006年
8 刘锋涛;结构塑性极限分析上限法数值计算方法研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 楼铁炯;无粘结预应力梁的有限元建模与性能分析研究[D];浙江大学;2005年
10 孙平;基于非相关联流动法则的三维边坡稳定极限分析[D];中国水利水电科学研究院;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 成长青;边坡稳定有限元分析及程序设计[D];大连理工大学;2008年
2 周莉莉;考虑渗透压的边坡稳定分析[D];贵州大学;2007年
3 袁希一;某钢管混凝土提篮拱桥设计计算方法的研究和分析[D];南京林业大学;2006年
4 刘翠容;水文环境对西攀高速公路边坡滑坡工程影响的研究[D];西南交通大学;2005年
5 陈远川;有限元强度折减法计算土坡稳定安全系数的研究[D];重庆交通大学;2009年
6 刘志楠;极限平衡法的边坡稳定分析研究[D];合肥工业大学;2006年
7 闻建军;超高层筒中筒结构上下部共同作用分析研究[D];西安理工大学;2005年
8 高文梅;强度折减有限元法分析土坡稳定性的合理性研究[D];天津大学;2006年
9 王轶昕;土坡稳定应力状态方法的敏感性分析[D];合肥工业大学;2010年
10 艾子欣;观音岩水电站铅厂滑坡稳定性分析[D];长沙理工大学;2011年
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