水位变化对边坡稳定性影响的研究

论文摘要

作为全球性三大地质灾害(地震,洪水,崩坍滑坡泥石流)之一的边坡失稳严重危及到人类的财产和生命安全。特别是水位升降时产生的非稳定渗流不利于坝体和岸坡的稳定。对存在快速蓄水、水位降落的非稳定渗流下的库岸边坡,结合边坡中非稳定渗流的复杂流态实际分布研究地下水渗流作用下的边坡稳定性,具有重要的理论价值和实用价值。本文首先对渗流和边坡稳定性分析国内外的工作做了一个简要的回顾；在此基础之上,利用有限元方法研究了水流运动连续方程非稳定渗流场的变化规律,得出了在给定定解条件下水流连续微分方程的数值解。同时,采用极限平衡原理对边坡稳定性进行了分析；在考虑非稳定性渗流对边坡稳定性的影响时,利用有限元方法求得的孔隙水压力场进行来模拟渗流力对土体的作用力,代入极限平衡法进行计算边坡稳定分析,来完成渗流场和应力场的耦合。在通过实际工程具体进行有限元和极限平衡分析后,在理论和数值上都可以得出：渗流作用在增加土体下滑力的同时,降低了土体的有效应力,减少了土体的抗滑力,从而大大降低了边坡的稳定性。在不稳定渗流中,渗流速度越大,渗流流量越大,且水位降落越快,自由水面位置越高,对边坡的危害越大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 工程背景
• 1.1.1 边坡失稳
• 1.1.2 渗流对边坡稳定性的影响
• 1.2 渗流及边坡稳定性的研究现状和发展趋势
• 1.2.1 渗流国内外的研究状况
• 1.2.2 边坡稳定性分析研究综述
• 1.2.3 边坡稳定性分析中考虑渗流的计算方法
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 渗流场有限元分析
• 2.1 渗流的基本理论
• 2.1.1 Darcy定律
• 2.1.2 渗流基本方程
• 2.1.3 渗流基本方程的定解条件
• 2.2 非稳定渗流场有限单元法分析
• 2.2.1 非稳定渗流的有限单元法
• 2.2.2 结点移动法
• 第三章 渗流作用下的边坡稳定性分析
• 3.1 边坡稳定性分析
• 3.1.1 边坡稳定性的概念
• 3.1.2 边坡稳定性分析
• 3.2 渗流作用的边坡稳定性分析
• 3.2.1 非稳定流的渗流方向
• 3.2.2 渗流作用下边坡稳定性计算
• 第四章 数值分析
• 4.1 软件介绍
• 4.2 渗流数值分析
• 4.2.1 不同渗透系数对渗流的影响
• 4.2.2 不同水头差对渗流的影响
• 4.2.3 不同渗流速度对渗流的影响
• 4.3 边坡稳定性数值分析
• 4.3.1 不同安全系数计算方法的比较
• 4.3.2 不同水头差对边坡稳定性的影响
• 4.3.3 不同渗流速度对边坡稳定性的影响
• 4.3.4 不同渗透系数对边坡稳定性的影响
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢