水池及其坡体的数值模拟与安全性评价

论文摘要

滑坡是人类遭受的最大自然灾害之一,因此,对潜在的滑坡体进行安全性评估具有很大的重要性及必要性。本文以武汉龙泉山生态园中,400 m3水池引起山体滑坡的安全性评价为研究课题,首先进行现场实地踏勘,初步确定可能的滑坡体边界,再收集相关原始资料(工程地质勘察资料、设计资料、施工资料等),依据现有的工程地质勘察资料,对相关计算参数分析整理,对水池本身进行了数值模拟；然后建立了山体水池滑坡地域的有限元分析模型；最后采用强度折减有限单元法,对山体在水池开挖前、水池土方开挖建成后、竣工后蓄水、地震作用下这几个阶段,进行滑坡稳定性的有限元分析和仿真模拟。本文所做的主要工作及得出的相关结论如下：(1)现场实地踏勘,初步确定可能的滑坡体边界；收集相关原始资料(工程地质勘察资料、设计资料、施工资料等)；对资料进行分析和整理。(2)采用带筋的SOLID65单元,对水池本身建立三维有限元模型,分析水池在顶部填土前、顶部填土后、水池注满水后这三个状态下变形、应力、应变状态,计算结果表明,在施工和正常使用情况下,水池钢筋混凝土结构是安全的。(3)依据现有的工程地质勘察资料,建立山体水池滑坡地域的有限元分析模型。(4)分析山体在水池开挖前、水池土方开挖建成后、竣工后蓄水各工况下的应力、应变、位移状态。重点采用强度折减法分析了山体在水池蓄水后的安全系数,计算结果表明水池蓄水后,坡体安全系数为1.5。(5)采用静力分析和强度折减法相结合、动力分析和条分法相结合这两种方法分别分析地震作用下山体的安全系数,分别为1.45和2.16,表明在水池自身重力和地震作用下,坡体是安全的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 强度折减有限元法的研究现状
• 3水池概况'>1.3 400m³水池概况
• 1.4 研究目标与研究内容
• 第2章 边坡稳定性分析
• 2.1 前言
• 2.2 边坡稳定性基本概念
• 2.3 边坡稳定性的分析方法
• 2.3.1 定性分析法
• 2.3.2 定量分析方法
• 第3章 强度折减法
• 3.1 强度折减法的基本概念
• 3.2 强度折减法的发展过程
• 3.3 强度折减法原理
• 3.4 边坡失稳标准
• 3.4.1 通过计算是否收敛性判断边坡失稳
• 3.4.2 通过塑性区是否贯通判断边坡失稳
• 3.4.3 通过特征部位位移是否发生突变来判断边坡失稳
• 3.5 强度折减法中计算参数对安全系数的影响
• 3.5.1 计算模型总尺寸的影响
• 3.5.2 内摩擦角的影响
• 3.5.3 黏聚力的影响
• 3.5.4 弹性模量的影响
• 3.5.5 泊松比的影响
• 3水池的数值模拟'>第4章 400m³水池的数值模拟
• 4.1 非线性结构
• 4.2 钢筋与混凝土材料的本构关系
• 4.2.1 钢筋的本构模型
• 4.2.2 混凝土受压应力—应变关系
• 4.2.3 混凝土受拉应力—应变关系
• 4.3 400m3水池有限元建模
• 4.3.1 单元的选取
• 3水池计算模型的建立'>4.3.2 400m³水池计算模型的建立
• 3水池有限元计算结果'>4.4 400m³水池有限元计算结果
• 4.4.1 水池顶部填土前有限元计算结果
• 4.4.2 水池顶部填土后有限元计算结果
• 4.4.3 水池注满水后有限元计算结果
• 4.5 计算结果分析
• 3水池引起山体滑坡的数值模拟'>第5章 400m³水池引起山体滑坡的数值模拟
• 3水池处自然地理位置及地形地貌特征'>5.1 400m³水池处自然地理位置及地形地貌特征
• 5.2 滑坡体基本特征
• 5.3 滑坡稳定性强度折减有限元计算
• 5.3.1 有限元模型建立
• 5.3.2 水池开挖前有限元计算结果
• 5.3.3 水池开挖后有限元计算结果
• 5.3.4 水池注水后有限元计算结果
• 5.3.5 坡体地震作用下安全系数计算
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢