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大连市灾害地貌边坡的数值模拟

刘天一  
【摘要】:大连地处辽东半岛南端、黄渤海交界处,与山东半岛隔海相望,是重要的港口、贸易、工业、旅游城市,大连市拥有多种不同类型的灾害地貌,它们的形成与演变、地层岩性、区域气象、水文地质构造等自然地理特征和人类活动息息相关。该地区不同区域的自然条件组合各不相同,因此灾害地貌的类型与发育规律也存在着差异。其中,崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷是大连市分布最广泛、危害最严重、活动最频繁地质灾害。崩塌以及滑坡是其中最常见的,每年均有数十起发生,造成了一系列重大损失。人员的伤亡,同时造成了大量房屋、道路以及各类基础设施的损失。崩塌与滑坡是以点状分布的,多个崩塌、滑坡点又形成面状区域,形成不同程度、不同区域的灾害区,分布于大连市全区。本文利用有限元法来分析边坡的稳定性。运用有限元法来分析边坡稳定性时是一种接近实际的研究方法,它能够有效满足边界条件、协调条件、平衡力条件以及本构方程等具体要求,从而将边坡实际破坏状态以及放映出边坡的现场情况准确模拟出来。本文采用的强度折减法继承了所有有限元法优点,此外这一方法还能准确分析有无支护时边坡稳定性,可通过和坡体内部应力应变变化规律对比来验证其结果的准确性,最终得出边坡实际情况。以大连地区四个地区的边坡为研究对象,从边坡的自然地理情况以及工程地质条件开始研究,通过资料调查和实地勘察发现,室内试验等方法对四边坡基本形态特征进行了综合分析,利用有限元强度折减法来分析边坡整体稳定性,为了更好的求得出边坡坡体的位移以及变形情况,利用Midas/GTS软件对边坡进行稳定性分析,对其应变力及其位移进一步分析,结合边坡稳定性评价结果。主要研究内容成果如下:(1)通过现有的资料调查以及实地考察,选取了典型的灾害地貌点进行分析,并确定边坡的地质条件。(2)采用有限元法进行结构分析时,对结构进行离散。形成有限元网格,并给出对应网格的信息,通过Midas/GTS对边坡进行二维建模并进行稳定性数值模拟分析,通过边坡有限元折减法来数值模拟典型边坡,并得出坡体应变云图和位移云图。(3)通过有限元软件模拟分析得出天然工况下旅顺老虎尾边坡安全系数为0.6处于不稳定状态。岔鞍村边坡安全系数为1.5,处于稳定状态。瓦房店边坡安全系数为1.3,处于稳定状态。寺儿沟边坡稳定系数为0.6,处于不稳定状态。(4)通过有限元软件模拟分析得出在降雨工况下旅顺老虎尾边坡安全系数为0.33,处于不稳定状态。岔鞍村边坡稳定系数为1.2,处于稳定状态。寺儿沟边坡安全系数为0.4,处不稳定状态。


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