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《郑州大学》 2012年
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基于应力场及蚁群算法的边坡稳定分析方法研究

马俊  
【摘要】:极限平衡法和有限元分析方法是目前进行边坡稳定分析的主要方法,其中有限元法包括有限元强度折减法和滑面应力分析法。极限平衡法假定土体为刚性体,不能考虑土体的真实应力应变关系,同时对条间力的一些假定使得坡体受力分析不够准确;尽管有限元强度折减法克服了极限平衡法的这些缺点,但其也仅仅是假定边坡处于某一极限平衡状态进行受力分析得出边坡的安全系数而已,并且对于边坡失稳的判断标准,学术界至今仍没有达成统一的认识。 鉴于目前常用边坡稳定分析方法存在以上诸多缺点,本文在总结边坡稳定分析方法及最新研究进展的基础上,引入人工智能算法,对滑面应力分析法做了一定的改进,提高了其计算效率和应用范围。本文围绕边坡稳定分析这一问题主要做了如下一些研究工作: (1)详细阐述目前边坡稳定分析中给定滑裂面上安全系数的计算方法以及临界滑裂面的搜索技术,并比较各计算方法之间的差异和优缺点。 (2)在实际岩土工程中,土体具有复杂的应力应变关系。而目前常用的理想弹塑性模型和非线性弹性模型都不能很好地反映土体的实际本构关系。本文在ABAQUS二次开发平台的基础上,选用南水模型作为土体的本构模型,并对其进行二次开发和程序的可靠性验证。 (3)借鉴极限平衡法的思想,基于有限元数值分析给出的应力场计算指定滑裂面上的安全系数,并引入蚁群优化算法,搜索边坡的全局最小安全系数和临界滑裂面。同时使用C++语言编写了完整的基于蚁群优化算法的边坡稳定分析程序。 (4)将本文研究应用于两个边坡实例,并与其他边坡稳定分析方法进行比较,结果表明:本文方法是可行的,计算程序是可靠的。 通过本文的研究,为复杂边坡的稳定性分析提供了一种新的、有效的计算方法。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TU43

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【参考文献】
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