渗流对边坡稳定性的影响分析

论文摘要

我国山地广布,特别是西南地区,厂矿、交通、城镇建设往往处于边坡地带,对边坡稳定性的研究就显得尤为迫切,而地下水的渗流是导致滑坡的主要因素之一。因此研究渗流对边坡稳定性的影响具有重要的现实意义。本文结合具体的工程实例,分析了静力条件下边坡稳定情况,在此基础上通过数值模拟分析了渗流对边坡稳定性的影响,主要进行了如下工作：1、阐述了边坡稳定性分析的各种方法,介绍了渗流计算理论及渗流场与应力场耦合的作用机制。2、通过ANSYS建立数值模型导入FLAC3D进行计算,分析了边坡在无水和饱和两种工况下的应力、位移变化规律。在饱和渗流情况下,边坡体的最大主应力和最小主应力都有增大的趋势,分析认为这是由于地下水在饱和状态下充填了土体中原有的孔隙,造成了总应力的增大。3、在饱和渗流情况下边坡的位移有明显增大,x方向上,位移都是显著增大,表现为远离坡体的趋势,而z方向上,在考虑渗流时,边坡坡脚处位移方向向上,在坡脚前缘有鼓胀隆起的趋势。分析认为这是由于土体饱和,孔隙水压力增大,有效应力减小所致。4、从剪应变增量图可以看出,在不考虑水的情况下,坡度越大,发生剪切破坏的可能也越强,但当土体饱和后,由于坡脚处容易造成地下水的汇集,减弱了坡脚处的岩土体强度,且受到水的浮托力作用,造成坡脚处更易变形,产生滑动。5、通过对比两种工况下的最大不平衡力发现,不考虑渗流情况的坡体最大不平衡力收敛为0,显示坡体处于稳定状态,在渗流条件下,坡体的最大不平衡力波动较大,且不收敛,显示坡体有可能失稳。6、采用FLAC3D计算的静力条件下的边坡安全系数与采用理正软件计算得到的边坡安全系数结果相近,认为FLAC3D的计算结果是合理的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本论文的选题的意义
• 1.2 问题研究现状
• 1.2.1 边坡稳定性研究的现状
• 1.2.2 渗流研究的现状
• 1.2.3 渗流场与应力场耦合的研究现状
• 1.2.4 考虑渗流作用的边坡稳定性研究现状
• 1.3 本文的研究内容及技术路线
• 第二章 渗流计算理论及方法
• 2.1 渗流理论
• 2.1.1 Darcy定律
• 2.1.2 渗透系数、渗透率和导水系数
• 2.1.3 渗流连续性方程
• 2.1.4 定解条件
• 2.2 本章主要内容
• 第三章 渗流对边坡稳定性的影响
• 3.1 渗流对边坡土体的作用
• 3.1.1 水对岩土体产生的物理作用
• 3.1.2 水对岩土体产生的化学作用
• 3.1.3 水对岩土体产生的力学作用
• 3.2 土体渗流场与应力场的耦合机理
• 3.2.1 渗流场对应力场的作用机理
• 3.2.2 应力场对渗流场的作用机理
• 3.2.3 应力场与渗流场耦合分析的数学模型
• 3.3 本章主要内容
• 3D在渗流分析中的应用'>第四章 FLAC^3D在渗流分析中的应用
• 3D有限差分程序简介'>4.1 FLAC^3D有限差分程序简介
• 3D基本原理'>4.1.1 FLAC^3D基本原理
• 3D的特点'>4.1.2 FLAC^3D的特点
• 3D中岩土本构关系的选用'>4.2 FLAC^3D中岩土本构关系的选用
• 4.2.1 土体本构模型介绍
• 3D中的应用'>4.2.2 摩尔-库伦模型在FLAC^3D中的应用
• 3D中渗流场与应力场耦合的计算原理'>4.3 FLAC^3D中渗流场与应力场耦合的计算原理
• 3D力学模型介绍'>4.3.1 FLAC^3D力学模型介绍
• 4.3.2 饱和流体流固耦合有限差分方程
• 4.3.3 节点质量平衡方程
• 4.4 本章主要内容
• 第五章 工程实例数值模拟
• 5.1 工程概况
• 5.1.1 自然地理位置
• 5.1.2 地形地貌
• 5.1.3 地质构造
• 5.1.4 地层岩性
• 5.1.5 边坡体的水文地质特征
• 5.1.6 边坡稳定性评价
• 5.2 数值模拟
• 5.2.1 建立模型
• 5.2.2 定解条件
• 5.2.3 模拟中的假设
• 5.2.4 选取计算参数
• 5.2.5 计算工况
• 5.2.6 选取分析剖面
• 5.3 应力场分析
• 5.3.1 最大主应力
• 5.3.2 最小主应力
• 5.3.3 剪应力分析
• 5.4 位移场分析
• 5.4.1 x方向位移
• 5.4.2 z方向位移
• 5.5 渗流场分析
• 5.6 剪应变增量分析
• 5.7 最大不平衡力分析
• 5.8 监测点位移分析
• 5.9 安全系数对比分析
• 5.10 本章主要内容
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间发表的论文和参加的科研活动