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《浙江大学》 2006年
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基于实际应力状态的土质边坡稳定分析研究

李育超  
【摘要】:鉴于目前工程中的边坡稳定性分析存在的两大问题:其一,过分专注于边坡稳定安全系数的计算,忽视边坡失稳破坏机理的探讨;其二,边坡设计阶段的稳定性分析与建造阶段的稳定性控制脱离,本文系统研究了实际应力状态下边坡的稳定性分析。 有限元法模拟分析不同方式建成边坡的应力、应变(变形)等物理量分布发现,边坡的稳定性受其形成过程的应力(应变)历史的影响,而常用的极限平衡条分法难以对此进行有效分析。虽然,有限元强度折减法可弥补极限平衡条分法的若干缺点(如仅考虑滑动体条块平衡;引入条间力假定造成受力分析准确性不高等),但该方法仍仅对假定的极限平衡状态的边坡进行受力分析求出安全系数而已。 由于目前常用的边坡稳定性分析方法存在上述缺点,本文研究可分析实际受力条件下边坡稳定性的有限元法,将该方法推广到有效应力法分析,使之可考虑外力变化(如外荷载、填筑或开挖等)引起的边坡应力和孔隙水压力的改变对土质边坡稳定性的影响。土工参数分析说明,理想弹塑性有限元分析所得的实际受力条件下的边坡应力场分布和量值,并不受边坡材料的扬氏模量取值的影响;泊松比的取值大小虽然在一定程度上影响理想弹塑性有限元分析所得的边坡应力场分布,但对有限元实际应力状态法的稳定性分析结果影响不大。此外,本文对有限元实际应力状态法作了一定改进工作,提高了该方法的计算效率。 本文改进了可搜索边坡临界滑动面的蒙特卡洛法,去除了若干个搜索效果较差的搜索方向,大大提高了搜索效率。在上述研究的基础上,本文将一种新的优化方法——粒子群优化算法——引入到边坡稳定性分析,建立了一套完整的临界滑动面搜索算法。通过多个数值算例和富阳来龙山工程实例分析,说明了粒子群优化搜索法可方便地与有限元实际应力状态法或极限平衡条分法相结合,有效搜索边坡的临界滑动面。 在对边坡安全系数定义讨论的基础上,本文基于滑动面土体在运动趋势下所做“内力虚功”定义了边坡的“动态”安全系数,弥补了有限元实际应力状态法安全系数定义在特定条件下(滑动面非直线非圆弧)物理意义不明确的缺陷。结合上述安全系数定义,本文提出一种新的边坡稳定性分析方法——有限元运动场法,该方法可考虑一定运动趋势下边坡的稳定性,克服了有限元强度折减法与传统极限平衡法仅可分析极限平衡状态下边坡稳定性的缺点,从而可分析抗剪强度应变相关性土(如应变软化土)边坡的稳定性。 与可考虑抗剪强度应变软化的模型相结合,本文采用有限元运动场法分析了应变软化土边坡的稳定性,得到关于滑动体运动趋势的安全系数动态曲线,弥补了极限平衡法或有限元
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU43

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 邓宗国;;抗剪强度指标对受锚基坑边坡稳定性的影响分析[J];煤炭技术;2010年10期
2 文日海;叶成俊;莫运松;;基于地形因素与滑动带综合内摩擦角呈线性回归分析[J];西部探矿工程;2008年02期
3 张玉成;杨光华;胡海英;刘鹏;钟志辉;;利用变模量强度折减法计算结果确定土质边坡临界滑动面的方法[J];岩土工程学报;2013年S1期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 陈宾;郴州地区残坡积土工程边坡过程稳定性研究及控制[D];中南大学;2010年
2 柳群义;红层路堑边坡稳定性与防治研究[D];中南大学;2010年
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4 胡琦;超深基坑水、土与围护结构相互作用及设计方法研究[D];浙江大学;2008年
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6 姜屏;基于位移实时监测的季节冰冻区土质边坡稳定性分析方法研究[D];吉林大学;2012年
7 卿笃干;五强溪库岸滑坡稳定性特征与信息系统研究[D];中南大学;2011年
8 杨世品;P系统优化算法及应用研究[D];浙江大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 李宁;水池及其坡体的数值模拟与安全性评价[D];武汉理工大学;2011年
2 陈林文;云南赛格水电站边坡稳定分析与加固分析研究[D];中南大学;2010年
3 吕铁墩;应变软化土坡稳定极限平衡分析[D];浙江大学;2007年
4 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
5 陈锋;基于矢量和法的边坡三维极限平衡稳定分析法及应用[D];浙江大学;2008年
6 张宁;工程高边坡变形量预警标准研究[D];北京交通大学;2009年
7 齐磊磊;元胞自动机有限元法及其在边坡工程中的应用研究[D];重庆大学;2009年
8 姜民;盾构穿越新建海堤工后沉降研究[D];浙江大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10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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7 薛松涛;张茂雨;谢丽宇;陈镕;王远功;;在地震波作用下地下连续墙的动力响应[J];四川建筑科学研究;2005年06期
8 黄怡;王元清;石永久;;框架—支撑钢结构抗震性能的有限元分析[J];四川建筑科学研究;2005年06期
9 杨成忠;;基于进化策略的路基稳定性分析[J];四川建筑科学研究;2006年02期
10 杨涛;周德培;罗阳明;;大变形有限元确定边坡潜在滑面的位移判据[J];四川建筑科学研究;2006年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郑颖人;;岩土材料的破坏与极限分析方法的发展[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
2 薛雷;孙强;秦四清;刘汉东;黄鑫;;非均质边坡强度折减法折减范围研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
3 李辉;孙利平;雷龙;;板簧支架动态外载的计算和疲劳分析[A];第八届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集(下)[C];2011年
4 贾超;王志鹏;高凤;任青文;;地震次生灾害作用下高坝风险分析研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
5 欧阳玉平;洪添胜;文韬;孙同彪;;基于ANSYS的太阳能自动跟踪机构仿真及实验分析[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
6 谢素明;李晓峰;兆文忠;李娅娜;;CAE建模与工程验证[A];首届中国CAE工程分析技术年会暨2005全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2005年
7 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
8 唐志平;胥建龙;;离散元与壳体有限元结合的多尺度方法及其应用[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
9 陕小平;刘广华;邹连阳;李一心;谢宏峰;张红军;;ANSYS在顶驱减速箱设计中的应用[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
10 谢长川;徐焱;杨超;;几何非线性气动弹性及其在我国的研究现状[A];第十届全国空气弹性学术交流会会议论文集[C];2007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
2 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
3 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
4 孙书伟;微型桩结构加固边坡受力机制和设计计算理论研究[D];中国铁道科学研究院;2009年
5 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
6 张永安;滇中红层路堑边坡与路堤稳定性研究[D];昆明理工大学;2010年
7 史海莹;双排桩支护结构性状研究[D];浙江大学;2010年
8 刘海锋;网格结构精细化有限元分析方法研究[D];浙江大学;2010年
9 曾芳;大型滑履磨机结构分析及焊接工艺研究[D];武汉理工大学;2010年
10 窦建洪;基于犬双心室电力学复合模型的心力衰竭仿真研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张学武;基于磁控技术的TIG焊残余应力的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 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
3 李克建;济南燕翅山山体变形机理及治理研究[D];山东科技大学;2010年
4 范子嘉;长脉冲激光与金属相互作用的热分析[D];长春理工大学;2010年
5 辛栋;纤维增强聚合物复合材料力学性能的数值预测[D];郑州大学;2010年
6 周宇龙;基于遗传算法的堤防材料动力特性反演分析[D];郑州大学;2010年
7 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
8 俞顺;基于模型修正及体系可靠度的桥梁结构性能评价[D];郑州大学;2010年
9 王斌;浅层地表缺陷动力探测技术研究[D];郑州大学;2010年
10 李殿文;细晶粒钢筋粘结锚固性能的试验研究[D];郑州大学;2010年
【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 刘贵应;李正川;潘方贵;何义峰;熊冠军;;强度折减系数法在学堂湾滑坡稳定性评价中的应用[J];安全与环境学报;2006年03期
3 王元湘;关于深基坑支护结构计算的增量法和总量法[J];地下空间;2000年01期
4 郑颖人,赵尚毅,时卫民,林丽;边坡稳定分析的一些进展[J];地下空间;2001年04期
5 赵尚毅,郑颖人,唐树名;路堑边坡施工顺序对边坡稳定性影响数值模拟分析[J];地下空间;2003年04期
6 宋雅坤;郑颖人;赵尚毅;雷文杰;;有限元强度折减法在三维边坡中的应用研究[J];地下空间与工程学报;2006年05期
7 熊诗湖;邬爱清;周火明;;层状软岩力学特性现场试验研究[J];地下空间与工程学报;2006年06期
8 江学良;曹平;;边坡动态施工的有限元模拟与稳定性评价[J];地下空间与工程学报;2007年02期
9 蒋鑫;邱延峻;凌建明;;强度折减法软件在评价边坡稳定性上之比较[J];地下空间与工程学报;2008年02期
10 周海清;刘东升;陈正汉;;工程类比法及其在滑坡治理工程中的应用[J];地下空间与工程学报;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 金德镰;王耕夫;;柘溪水库塘岩光滑坡[A];中国典型滑坡[C];1986年
2 李玉生;;鸡扒子滑坡——长江三峡地区老滑坡复活的一个实例[A];中国典型滑坡[C];1986年
3 张文居;赵其华;沈军辉;王兰生;徐进;;某大变形破裂体形成演化机制的地质力学模拟研究[A];全国岩土与工程学术大会论文集(上册)[C];2003年
4 何启标;赵定成;;李家峡坝前岩质滑坡的特征与稳定性的研究[A];中国典型滑坡[C];1986年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱超;大瑞铁路罗家村隧道地质环境与工程稳定性研究[D];北京交通大学;2011年
2 刘永莉;分布式光纤传感技术在边坡工程监测中的应用研究[D];浙江大学;2011年
3 陈页开;挡土墙上土压力的试验研究与数值分析[D];浙江大学;2001年
4 陈斌;岩土工程随机反演分析及工程应用[D];河海大学;2001年
5 李天斌;岩质工程高边坡稳定性及其控制的系统研究[D];成都理工大学;2002年
6 唐胜传;复杂场地高坝建设适宜性的工程地质研究[D];成都理工大学;2002年
7 柴敬;岩体变形与破坏光纤传感测试基础研究[D];西安科技大学;2003年
8 刘熙媛;基坑开挖过程的试验与数值模拟及土的微观结构研究[D];天津大学;2004年
9 武亚军;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[D];大连理工大学;2003年
10 吴春秋;非线性有限单元法在土体稳定分析中的理论及应用研究[D];武汉大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 聂士诚;土质边坡稳定的可靠度分析及其土性参数的敏感性研究[D];中南大学;2002年
3 周杨;遗传算法在边坡稳定性评价中的应用[D];郑州大学;2003年
4 贾东远;岩质边坡稳定性有限元综合分析方法研究[D];重庆大学;2003年
5 周萍;基于神经网络和遗传算法的岩体参数反分析研究[D];河海大学;2004年
6 关立军;基于强度折减的土坡稳定分析方法研究[D];大连理工大学;2003年
7 薛飞鸿;内蒙古锦—茅高等级公路边坡稳定性分析及加固[D];太原理工大学;2004年
8 袁会娜;基于神经网络和演化算法的土石坝位移反演分析[D];清华大学;2003年
9 孙小三;边坡稳定性的条分法与有限元法耦合分析[D];浙江大学;2005年
10 周万欢;堆载固结过程中单桩负摩擦力性状研究[D];浙江大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 柳齐林;蒋磊;张可能;芦建新;;郴州地区缓开挖红黏土边坡稳定性分析方法研究[J];工业建筑;2012年S1期
2 孟凡理;徐亮;徐威;;考虑岩土体应变软化效应的边坡稳定性分析方法[J];大坝与安全;2013年04期
3 陈峥;王杰;胡琦;;超大超深基坑围护结构设计计算分析[J];华东电力;2008年11期
4 杜宏元;;不同基坑开挖顺序对临近地铁车站的影响分析[J];山西建筑;2011年18期
5 胡建军;;露天铝土矿山开采边坡力学与稳定性分析[J];采矿技术;2013年02期
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7 莫运松;董雪梅;文日海;;气象因素对滑坡形成的影响分析[J];西部探矿工程;2010年06期
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9 王云岗;章光;胡琦;;斜桩基础受力特性研究[J];岩土力学;2011年07期
10 张雪婵;龚晓南;尹序源;赵玉勃;;杭州庆春路过江隧道江南工作井监测分析[J];岩土力学;2011年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 申文明;埋地管涵—土相互作用及管涵结构横纵向受力特性研究[D];浙江大学;2011年
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4 郭永建;基于锚杆轴力监测的公路岩质边坡稳定性评价研究[D];长安大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10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
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7 肖欣欣;大跨度隧道开挖及爆破对地表沉降影响的数值模拟研究[D];中南大学;2012年
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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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9 彭钜新;航道工程边坡稳定计算中淤泥现场十字板剪切试验指标应用的探讨[J];水运工程;2002年08期
10 马良,蒋馥;多目标旅行售货员问题的蚂蚁算法求解[J];系统工程理论方法应用;1999年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 杨强;;岩体损伤力学发展现状和面临的问题[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王成华,夏绪勇,李广信;基于应力场的土坡临界滑动面的蚂蚁算法搜索技术[J];岩石力学与工程学报;2003年05期
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4 沈银斌;临界滑动场法的改进与应用[D];合肥工业大学;2013年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 谢小荣;土坡临界滑动面的优化搜索及稳定性分析程序设计[D];中南大学;2005年
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5 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
6 王卓雄;边界条件对开挖土坡性状影响的流固耦合有限元分析[D];天津大学;2005年
7 靳付成;岩质边坡失稳判据及临界滑动面确定方法研究[D];河海大学;2007年
8 赵成;Janbu法收敛性的讨论及通用极限平衡法的实现[D];长安大学;2008年
9 张飞君;新型蚁群算法及其在边坡工程中的应用研究[D];武汉工业学院;2009年
10 张丹;边坡稳定及抗滑桩内力分析方法研究[D];河海大学;2004年
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