含贯通结构面的岩质边坡稳定分析

论文摘要

岩质边坡的稳定分析历来是基础工程中的重大问题,由于实际岩体中含有大量不同构造、产状和特性的不连续结构面(如层面、节理、裂隙、软弱夹层、岩脉和断层破碎带等),给岩质边坡的稳定分析带来了很大的困难。岩质边坡的稳定性主要由岩体结构面控制,传统的用于土质边坡稳定分析的滑动面搜索方法很难适用于岩质边坡。如何建立能合理描述具有不连续的岩体结构力学的力学模型,是完善岩质边坡稳定分析理论的关键。为建立与求解岩石边坡稳定性分析的力学模型,本文首先从非线性有限元方程的求解入手,介绍了求解非线性方程的迭代法、增量法及混合法,对各自的基本理论、求解过程及特点作了分析。并对有限元计算中采用的位移收敛准则、不平衡力收敛准则和能量收敛准则做了阐述。然后对贯通结构面中的硬质结构面采用接触对,计算方法用动力算法的模拟形式来解决硬质结构面的不连续问题;对于软弱结构面,采用连续的模拟办法来进行分析岩体中均有软弱结构面的问题。经过与传统稳定分析方法对比,采用这两种方法进行边坡稳定分析同样可靠。最后,对一实际边坡工程进行有限元计算,对其应力、变形和位移进行了分析,对该边坡进行稳定分析。在计算工况下,结合位移准则、塑性区贯通情况,得出安全系数为1.12,得出潜在滑移面,并通过水平位移图和剪应力图,得出加固措施方案,并对在模拟过程中遇到的模拟问题进行了讨论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 边坡稳定分析方法研究现状
• 1.1.1 边坡稳定分析的极限平衡分析法
• 1.1.2 边坡稳定分析的极限分析法
• 1.1.3 有限元分析法
• 1.2 问题的提出
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 岩质边坡的有限元法理论与极限平衡法理论
• 2.1 岩质边坡稳定分析的刚体极限平衡法
• 2.1.1 平面滑动
• 2.1.2 弧面滑动
• 2.2 岩质边坡稳定分析的斜条分法
• 2.3 岩质边坡稳定分析的有限元法
• 2.3.1 迭代法
• 2.3.2 收敛准则
• 2.3.3 岩土弹塑性本构模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 含贯通结构面岩质边坡有限元强度折减法的稳定分析的研究
• 3.1 有限元折减法的基本原理及破坏标准
• 3.1.1 基本原理
• 3.1.2 破坏标准
• 3.2 Mohr—Coulomb材料
• 3.3 贯通岩质边坡结构面的算例
• 3.3.1 硬质结构面算例
• 3.3.2 软弱结构面算例
• 3.4 本章小结
• 第四章 糯扎渡电站尾水渠边坡稳定性分析
• 4.1 概况
• 4.1.1 工程概况
• 4.1.2 地质概况
• 4.2 研究内容与方法
• 4.2.1 计算范围
• 4.2.2 数值模型
• 4.2.3 材料参数选取
• 4.2.4 稳定性分析方法与内容
• 4.3 边坡的应力、位移场
• 4.3.1 边坡的应力场
• 4.3.2 边坡的位移状态
• 4.4 稳定分析
• 4.4.1 失稳判别标准
• 4.4.2 确定可能滑动面
• 4.4.3 软弱结构面的讨论
• 4.4.4 加固处理
• 4.4.5 结论
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 存在的问题及展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的主要科研与实践