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基于流固耦合的水库港岩质边坡稳定性分析

王义山  
【摘要】:水库港岩质边坡由经过复杂地质条件改造过的岩块和地质构造结构面(如断层、裂隙、节理等)共同组成,具有特定的结构和力学特征,并赋存于一定的地质环境中(初始地应力、地下水等)。由于其构造和力学特性的复杂性及所处的地质环境的多样性,致使岩质边坡在水库运营过程中发生地质灾害的可能性更高,对航运造成了严重的影响。因此,对库岸岩质边坡稳定性的研究与分析具有十分重要的社会意义和经济效益。 本文在分析水库港岩质边坡国内外研究动态及两相多孔介质流固耦合作用分析中所取得的研究成果的基础上,采用数值模拟方法,以云南省富宁港建设工程一期工程为依托,对水库港岩质边坡长期浸泡及水位反复涨落作用下的稳定机理及边坡安全系数进行了分析。论文的主要工作及结论如下: (1)对目前流固耦合数学模型进行阐述,并比较各种数学模型的不足和优点。根据本文所研究的问题,提出本文所采用的数学模型。 (2)对富宁港现场采集岩石试样,从三轴试验结果及拟合的砂岩强度关系式研究砂岩强度参数在“饱和-风干”循环作用的劣化规律。 (3)以云南省富宁港一期工程为依托,以试验成果及拟合曲线为基础,基于流固耦合理论,应用有限元分析软件ABAQUS建立数值模型,分析库水升降次数、边坡结构面强度及结构面倾角对砂岩边坡稳定性的影响。 (4)根据数值模型计算的结果,对库岸岩质边坡塑性区发展过程及安全系数的变化规律进行研究。


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