有限元塑性极限分析法在黄土高边坡稳定性方面的应用.pdf

兰州理工大学
硕士学位论文
有限元塑性极限分析法在黄土高边坡稳定性方面的应用
姓名:付强
申请学位级别:硕士
专业:岩土工程
指导教师:李萍
20070501
摘要规划的方法对稳定问题进行求解,可以得到边坡的稳定安全系数和边坡的应力场得出了和简化法的计算结果相似的安全系数值,并将应力场和速度场用边坡稳定性研究历来是国内外学术界和工程界关注的重大课题,随着西部地区高等级公路建设项目的不断增多,高路堤和深路堑引发的高边坡失稳问题也引起了人们的关注。由于在现行规范中对黄土地区的高边坡稳定问题如何进行分析没有明确规定,因此有必要对其进行深入研究,本文就是从数值分析的角度对其进行了有益的尝试。本论文采用有限元塑性极限分析法对黄土高边坡进行稳定分析,并运用线性及速度场。将上述分析方法编制成了程序,可以对黄土高边坡稳定问题进行分析。用编制的程序对黄土高边坡算例进行分析,考虑边坡顶部存在裂隙的特点,软件绘制成应力等值线图和矢量图,分析可知由于黄土高边坡开挖坡度常陡于自然坡度,所以在坡体内会出现应力偏转现象,特别是在靠近坡面处更加明显。在坡脚处形成压应力集中,在坡顶出现拉应力,这样随着坡顶张拉裂缝和坡脚蠕滑的发展,就会进一步引起边坡体内的渐进破坏,最后潜在滑动面贯通,黄土高边坡就会滑塌破坏。关键词:塑性极限分析,有限元方法,黄土高边坡,线性规划
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嘶村蕊/珞耸日期:文晁暝日期:厕年日期:如再厂月巧日学位论文版权使用授权书⒉槐0┡兰州理工大学学位论文原创性声明岁月四日本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于⒈C芸冢年解密后适用本授权书。朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊獭导师签名:
。~。、东经。一V洌鞑康厍υ谡飧龇段е小緇】,随着国家西部大开发政策的实施,在西部地区修建的高等级公路项目越来越多。因为高速公路的路线等级高,路面宽,路基开挖量大,所以在黄土地区出现了大量坡高大于母弑咂拢捎谌嗣嵌愿弑咂碌娜鲜恫蛔悖约安缓侠淼纳杓坪褪┕使得高边坡失稳现象频繁发生。在《公路路基设计规范》和《公路路基设计手册》中,仅仅列出了边坡高度穆坊厦嫔杓票曜迹于边坡高度谋咂***次廾魅饭娑ā】。对于这些高边坡失稳问题,即不能像铁道行业一样过多地采用修筑隧道或绕避的方法;也不能像水利坝体,由于考虑到水的影响,过多地采取加固技术以提高坡体的安全性【俊A硗猓仆帘咂掠肫渌林时咂孪啾龋谕林始暗刂式峁狗面存在着明显特点,各地黄土的性质也有显著差异,所以有必要对黄土高边坡的稳定性问题作深入的研究。常规的边坡稳定性分析方法对黄土高边坡的分析有着巨大的借鉴作用,下面就从常规边坡稳定性分析方法和黄土高边坡的研究现状两方面作简要介绍。边坡稳定性研究历来是国内外学术界和工程界关注的重大课题,近一百年来,许多研究者致力于这一工作。总体来说,边坡稳定分析有定性分析和定量分析两种方法,定性分析的方法主要是通过工程地质勘察,对影响边坡稳定性的主要因素、可能的变形破坏方式及失稳的力学机制等的分析,或对已变形地质体的成因及其演化史进行分析,从而给出被评价边坡的一个稳定性状况及其可能发展趋势的说明和解释,所以又称为工程地质比拟法。这种方法的优点是能综合考虑影响边坡稳定的多种因素,快速地对边坡的稳定状况及发展趋势做出评价【俊然而,现在人们更加注重的是如何定量的分析边坡的稳定性,即研究边坡稳定分析的计算方法。边坡稳定分析的计算方法有很多,下面仅介绍极限平衡法、数值分析法和有限元塑性极限分析法。极限平衡法是工程实践中普遍采用的方法,其步骤是先假定破坏是沿坡体内某一确定的滑裂面滑动,
五龉则可以计算沿该滑裂面滑动的可能性,即安全系数的大小或破坏概率的高低,然后系统选取许多个可能的滑动面,用同样的方法计算稳定安全系数或破坏概率,安全系数最低或破坏概率最高的滑动面就是最有可能破坏的滑动面。强度准则、静力平衡条件和安全系数的定义是极限平衡法建立的基础目前被广泛使用的方法