收藏本站
《中南大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

多重作用的边坡稳定性及分析方法的研究

王军  
【摘要】: 滑坡是典型的地质灾害之一,也是岩土工程领域重点研究的课题。边坡的稳定性问题受多种因素的影响,在评价过程中且多学科相互交融,形成了边坡研究的复杂性、系统性和重要性。目前,国内外在这方面的理论研究远远落后于工程实践,因此要运用现有的理论知识和技术来开创求解和评价边坡稳定性的新方法和新思维,并不断完善既有的理论具有更大的技术挑战性和学术前瞻性。本文在已有研究工作的基础上,综合利用岩土流变力学、渗流理论、土水化学分析效应、数值分析方法和弹塑性力学等多学科知识,借用功能强大的岩土工程有限差分分析软件FLAC3D,高级语言开发环境Visual Studio2008和FORTRAN90有限元计算程序,并结合四项边坡工程实例,进行程序二次开发来研究流变、渗流、固结、锚固和土水化学效应等多重作用影响下的边坡稳定性问题。主要研究内容和结论如下: 应用岩土流变力学理论,基于边坡变形特点和Mohr-Coulomb剪切、拉伸屈服准则,对典型西原模型进行改进,提出了一种新的流变元件-加速剪切元件,建立了适应于土质边坡非线性粘弹塑蠕变特性的流变模型,该模型能反映典型蠕变的三个阶段。同时又根据非线性流变的特点,给出了两种粘滞系数与时间和应力状态非线性关系的解析式。 土体的抗剪强度指标对边坡的稳定性分析有重要的影响,根据粘结力c随时间变化的过程,提出了粘土长期强度的幂函数经验公式。并结合蠕变变形特点,对传统的强度折减技术进行了改进,推导出了考虑时间效应的强度折减法,可以为流变作用下的土质边坡稳定性计算提供有益补充。 现代数值分析方法是广大科研工作者分析边坡稳定性的常用方法,以基坑边坡工程实例为背景,利用有限差分强度折减技术和特征点的位移突变来作为数值计算边坡失稳的判据,结合FLAC3D计算软件的二次开发技术和VC++高级程序语言,嵌入新建的蠕变模型,得出了基坑边坡的位移等值线图和动态监测点的位移,其计算结果与边坡实际监测较吻合,具有明显地蠕变变形特性,验证了新建模型的可靠性。极限平衡法是工程上边坡稳定性分析的常用方法,以同样实例为研究对象,提出了安全系数与锚杆安设角的微分关系式。又通过该流变模型的变形特点,推导出了考虑流变效应最小锚固力的计算式。 对多孔介质土体饱和非饱和渗流基本理论和流固耦合的控制方程进行了简要论述,给出了基于孔隙度变化的多孔介质饱和渗流的基本微分方程和基于毛细压力、毛细水上升高度的多孔介质非饱和渗流的土水特征曲线和非饱和渗透系数的解析式。以铁路路基边坡水害为工程背景,并在此基础上分析土质边坡的降雨渗透特性,进行了降雨渗流时的数值分析。 由于边坡的变形状态对边坡的稳定性有一定的影响,根据一维Terzaghi固结理论,并结合改进的西原流变模型得出了土体固结流变的微分控制方程,并延伸到土的抗剪强度理论,得到了固结流变效应的有效应力抗剪强度公式,这为后续的边坡稳定性受流固耦合、固结和流变作用的研究提供了理论依据。 新颖地介绍了土水化学作用对土体抗剪强度的影响,在此基础上以武广高速铁路路基工程实例作为研究背景,经过统计分析得出了土体的抗剪强度与阴阳离子的线性相关性分析曲线,并引入粉煤灰的适当掺入量对增加软弱土体强度显著效果的分析,将为提高土体工程的稳定性和土体强度对边坡稳定性的影响提供了另一种途径。 基于SEF强度发挥系数、点安全度的概念和强度折减技术,运用有限单元极限平衡法程序得出了坡体土体各点安全系数的分布图,并计算出安全系数和确定边坡潜在破坏区。另外,根据边坡潜在滑体沿滑移线能量耗散的特点,新给出了极限平衡法求解安全系数的另一种定义,经过比较分析表明,基于耗散能改进的极限平衡法所得到的滑移线位置和安全系数与Bishop法和有限差分法较接近,同时又可以根据所需的安全系数和滑移线的位置来反求抗剪强度c,φ值,这对极限平衡法求解边坡稳定性是一种有用的补充和完善。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU43

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张飞;段志峰;;RBF神经网络在边坡稳定性中的应用研究[J];西部探矿工程;2011年08期
2 王国胜;;直线滑动面的边坡稳定性分析[J];黑龙江交通科技;2011年09期
3 吴健;;公路边坡稳定性实例分析[J];科协论坛(下半月);2011年07期
4 张良发;;锚杆参数优化在开挖边坡加固中的应用研究[J];资源环境与工程;2011年03期
5 管桂平;;基于非线性破坏准则的边坡稳定性研究[J];公路交通科技(应用技术版);2011年07期
6 牛越先;马俊;;土质边坡稳定性影响因素的研究[J];水土保持研究;2011年04期
7 党莉;刘军;刘海飞;卢鹏;陈星;;含不利组合结构面的高边坡开挖稳定性分析[J];水力发电;2011年04期
8 杨红坡;杨顺存;谢新宇;;基于无网格法的边坡稳定性影响因素探讨[J];土工基础;2011年03期
9 陈川;;高边坡坡脚回填对其稳定性影响的数值模拟分析[J];中国水运(下半月);2011年08期
10 林华钢;;草塘湾海堤边坡稳定分析[J];陕西水利;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
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 谭晓慧;;水位变化对土坝边坡稳定性的影响[A];2004“生态安徽”博士科技论坛论文集[C];2004年
8 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
9 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
10 王玉茹;;植物防护对边坡稳定性的影响[A];全国城市公路学会第十五届(2006)学术年会论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 中国社会科学院考古研究所文化遗产保护研究中心 李存信;青海喇家遗址房址的加固处理和保护[N];中国文物报;2008年
2 特约记者 杨焕星 记者 刘如春;雷州两村地表突然开裂系土体涨缩所致[N];地质勘查导报;2007年
3 郭宪忠;关于基坑防护措施[N];伊犁日报(汉);2006年
4 王海波 张伯艳 周杰 (中国水利水电科学研究院工程抗震中心);中线输水线路抗震安全性的分析(下)[N];中国水利报;2005年
5 记者 王巷扉 周华俊 魏平;龙泉市召开新闻发布会[N];丽水日报;2010年
6 中国产业用纺织品协会;几大功能诠释涤纶无纺布[N];中国纺织报;2005年
7 戴鸿鹏;商检大厦地下室锚喷支护实例[N];广东建设报;2000年
8 西安文物保护修复中心;古遗址保护前期加固与处理[N];中国文物报;2005年
9 刘如春;4年创收6000万[N];广东科技报;2002年
10 马琳;性价比衡量地基处理 开发商普推载体桩技术[N];中国房地产报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 陈龙伟;土体弱化与地震动关联性理论及相互作用规律研究[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
3 杨颜志;土体-复杂结构耦合系统地震响应数值模拟方法及应用[D];上海交通大学;2012年
4 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
5 朱剑锋;考虑扰动影响的土体性状研究[D];浙江大学;2011年
6 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
7 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
8 潘宗俊;膨胀土公路路堑边坡工程性状研究[D];长安大学;2006年
9 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
10 刘秀萍;林木根系固土有限元数值模拟[D];北京林业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 杨召亮;基于潘氏极值原理的边坡稳定性的整体分析法[D];三峡大学;2010年
4 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
5 刘子振;边坡稳定性极限平衡法和有限元法综合分析[D];中南林业科技大学;2007年
6 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
7 刘小乐;四川木里金矿边坡稳定性仿真分析及防治对策研究[D];华南理工大学;2010年
8 闫昌明;植被护坡对边坡稳定性的应用研究[D];中南林业科技大学;2007年
9 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
10 方华;沉管隧道基槽边坡稳定性研究[D];北京交通大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026