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《宁夏大学》 2018年
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基于ABAQUS的渗流作用下土工袋砌护边坡稳定性分析

薛健  
【摘要】:边坡稳定分析是岩土工程的主要研究课题,也是边坡设计及其治理的核心内容。在影响土质边坡稳定的各因素中,水的渗流作用不容忽视。实际上,渗流场与应力场之间是相互影响、相互作用的,且处于一种复杂的动态变化过程中,构成流固耦合关系。因此研究渗流场和应力场耦合对边坡的稳定性具有理论及现实意义。本文针对宁夏引黄灌区农田排水沟道在承泄地下水渗流过程中边坡局部滑塌严重的实际状况,探索了渗流作用下土工袋砌护边坡的稳定性计算问题。以位于青铜峡市营桥三队农田斗沟的土工袋砌护边坡为研究对象,采用有限元强度折减法和ABAQUS有限元软件进行了数值模拟分析计算,主要研究结果如下:(1)对渗流基本理论和流固耦合原理进行了详细阐述,就渗流的有限元方程的推导过程进行了介绍,并总结了渗流方程的定解条件。通过对流固耦合机理阐述,建立了流固耦合模型,给出了模型求解过程。(2)利用有限元软件ABAQUS建立了考虑渗流作用的土工袋砌护边坡稳定性有限元计算模型,模拟结果表明,农田排水沟道地下水渗流对边坡稳定有较明显影响;给出了流固耦合与非流固耦合情况下沟道边坡的渗流场、应力场及边坡安全系数,考虑流固耦合作用的边坡稳定系数较非流固耦合计算方法的边坡稳定系数大;在此基础上分析了粘聚力、摩擦角、水头、渗透系数等因素对边坡稳定性的影响。(3)将实际条件下的土工袋砌护沟道边坡稳定分析的条分法计算值与相同工况下的数值模拟值进行了对比分析,理论计算值大于数值模拟值;选择了两种工况的原位监测数据与相同条件下的数值模拟进行了对比分析,数值模拟的位移值、孔隙水压力值与原位实测值基本吻合。针对农田排水沟道主要以排泄地下水、降低农田地下水位的实际情况,研究了考虑渗流作用的土工袋砌护农田排水沟道的边坡稳定安全系数计算的有限元强度折减法,以期为农田排水沟道治理工程的设计和施工提供理论依据。
【学位授予单位】:宁夏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TU43

【参考文献】
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