论文题目: 基于ABAQUS流固耦合理论的库岸滑坡稳定性分析
论文类型: 硕士论文
论文专业: 岩土与结构工程
作者: 张欣
导师: 李术才,丁秀丽
关键词: 库岸滑坡,稳定分析,流固耦合,本构模型,二次开发,数值模拟
文献来源: 山东大学
发表年度: 2005
论文摘要: 我国是一个地质灾害较多的国家,其中滑坡灾害占有较大比例。尤其是随着我国水利建设的大力兴建,时常有库岸滑坡发生失稳,对社会和人民造成严重威胁。水的渗透会严重影响滑坡的稳定性。实际上,只要有水存在的地方,应立场和渗硫场就会相互影响、相互作用,处于一种复杂的动态变化过程中,构成流固耦合关系。 本论文通过对耦合作用进行实质性分析,得出应力场合渗透场相互作用的机理:一方面,应立场的改变会影响土体渗透系数,从而影响渗流场;另一方面,渗流场通过改变水荷载来影响应立场。根据岩土体骨架的平衡方程和虚功原理建立应力场平衡方程。根据地下水的连续方程和变分原理建立渗流场微分方程。 应力场平衡方程和渗流场微分方程共同组成流固耦合问题的控制方程组。该方程组通常为非线性方程组,论文借助国际大型有限元软件ABAQUS进行了滑坡体内流固耦合的计算,继而对滑坡稳定性作了定量评价。 滑体本构关系具有高度的非线性,数值计算中可采用Duncan-Chang本构模型来模拟。本文以ABAQUS有限元软件为开发平台,提出了Duncan-Chang本构模型的开发思路和实现步骤,完成了模块的编程,并且依据常规三轴试验数据对开发的程序进行了一系列严格验证。结果证明开发是成功的。 茅坪滑坡是清江隔河岩水库库区一个十分典型和重要的大型古滑坡体,具有多级、多期次的滑动特征。该滑坡一旦失稳,必将产生严重后果。论文对茅坪滑坡体地质特征及监测资料进行研究,对滑坡体的稳定性作了定性分析。另外,通过对滑坡的数值分析计算,对滑坡稳定可靠度作了定量分析。结果表明:在天然水位下,滑坡中的塑性区范围较有限,尚难危及滑坡的整体稳定,但滑坡后缘附近水力梯度较大,渗流力较大,使该位置局部出现了拉应力,导致滑坡后缘稳定性较差。当水位急剧上升时,在斜坡前缘和后缘都出现了塑性区,滑坡整体稳定性降低。尤其是滑坡前缘稳定性变差,有局部失稳的可能性。 本文的工作对滑坡稳定性分析、流固耦合分析具有积极作用,而且本文提出的模拟方法、求解技术和开发思路对水工结构和岩土工程及其他工程领域的数值仿真研究也具有广泛的借鉴意义。
论文目录:
第一章 绪论
1．1 问题的提出
1．1．1 滑坡概述
1．1．2 库岸滑坡概述及水的作用机理
1．2 问题研究现状
1．2．1 滑坡稳定性研究现状
1．2．2 水作用下库岸滑坡稳定性分析现状
1．3 论文主要研究内容
1．4 本章小结
第二章 ABAQUA有限元计算基本原理和方法
2．1 ABAQUS有限元软件简介
2．1．1 ABAQUS主要模块
2．1．2 ABAQUS分析模型
2．2 ABAQUS的几点说明
2．2．1 隐式求解和显式求解
2．2．2 实体单元的应用
2．2．3 网格收敛性
3．2 非线性求解
3．2．1 线性分析和非线性分析
3．2．2 非线性的来源
3．2．3 非线性问题的求解
3．2．3．1 分析步、增量步和迭代步
3．2．3．2 平衡迭代与收敛
3．2．3．3 控制载荷自动增量
3．3 本章小结
第三章 流固耦合分析
3．1 问题综述
3．1．1 耦合的特点
3．1．2 耦合分析现状
3．1．2．1 耦合求解方法
3．1．2．2 有限元法求解耦合问题
3．1．2．3 渗流微分方程的求解
3．2 ABAQUS中的流固耦合计算
3．2．1 基本原理和方法
3．2．2 耦合数学模型
3．2．2．1 应力场平衡方程
3．2．2．2 渗流场微分方程
3．2．3 耦合数学模型的求解
3．2．4 计算注意事项
3．3 本章小结
第四章 Duncan-Chang本构模型二次开发
4．1 土本构模型的发展
4．1．1 非线性弹性模型
4．1．2 弹塑性模型
4．2 ABAQUS软件二次开发平台
4．3 Duncan-Chang本构模型二次开发
4．3．1 模型理论基础
4．3．2 二次开发
4．3．3 数值验证
4．4 本章小结
第五章 工程实例分析
5．1 工程概况
5．1．1 茅坪滑坡的基本地质特征
5．1．2 滑坡监测成果概述及分析
5．1．2．1 监测成果概述
5．1．2．2 监测成果定性分析
5．2 数值模拟计算
5．2．1 计算模型
5．2．2 计算结果及分析
5．3 本章小结
第六章 结论与展望
6．1 结论
6．2 展望
参考文献
发表文章目录
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
发布时间: 2005-10-17
参考文献
- [1].黑河水库水门沟滑坡稳定性分析[D]. 李捷斌.长安大学2009
- [2].基于安全监测的水库岸坡故障预测与健康评价研究[D]. 李明.合肥工业大学2018
- [3].库水位升降引起的渗流场变化对红土型库岸边坡稳定影响的研究[D]. 邱观贵.昆明理工大学2018
- [4].甘肃平凉崆峒水库库岸边坡稳定性分析研究[D]. 雍伟.兰州大学2018
- [5].云南红土型库岸稳定性研究[D]. 梁谏杰.昆明理工大学2017
- [6].阳坡里隧道洞口滑坡稳定性分析及防治工程研究[D]. 张金朋.兰州交通大学2012
- [7].水库蓄水对库岸边坡稳定性的影响[D]. 宋丹青.兰州大学2015
- [8].水位变化对库岸边坡及其建筑物的影响研究[D]. 何文.中南大学2012
- [9].基于重载列车动荷载及地震动力作用下水库库岸边坡稳定性分析[D]. 韦正鹏.兰州交通大学2016
- [10].水库运行方式对库岸崩塌和建筑物破坏的影响研究[D]. 邓懿.昆明理工大学2009
相关论文
- [1].基于ABAQUS软件的沥青路面结构非线性分析[D]. 叶勇.南华大学2007
- [2].考虑渗流作用的土质边坡稳定性分析[D]. 杜明亮.河海大学2007
- [3].横向冲击下间隔针织复合材料结构的动态响应及ABAQUS的数值模拟[D]. 刘元万.东华大学2007
- [4].基于ABAQUS平台的四渡河悬索桥隧道锚固系统数值仿真[D]. 李昊.华中科技大学2005