基于灾变链式理论的建筑与边坡互相影响研究

论文摘要

随着中国城镇化建设速度的加快,人口的集中使得城市土地资源紧张问题表现明显。在西部山区城市,这种状况更为突出,于是,出现了大量的建筑物沿边坡修建的状况。但与传统边坡问题不同的是,不同条件下的建筑结构都会对坡体产生不同的安全影响。且现有的地基基础规范中假定地基为半无限大限空间体,即建筑结构基础周边岩土为无限大刚度,但建筑中,基础的一边岩土体有滑移,这样对建筑基础会产生横向剪切作用。所以,对这一类型边坡和建筑的互相影响的研究就显的尤为重要。本文首先分析了这种边坡与传统边坡的区别,应用灾变链式理论研究了建筑边坡破坏影响机制和变形模型,为防治此类灾害提供了指导。提出了边坡滑移对不同类型建筑桩基础的破坏模式。然后分析了传统边坡稳定计算方法求解建筑边坡的不足之处,确立以有限元法对建筑边坡进行数值分析。着重介绍了有限元计算中采用的坡体材料本构关系和计算方法与计算过程。利用有限元法进行了不同建筑因素下对均质土坡和有软弱层的岩质边坡的安全稳定影响计算,得出了不同因素下,坡体稳定性变化规律。同时,从岩质边坡的滑移对桩基础的影响角度,得出了不同桩深和不同坡体折减系数对桩基础的剪切变化规律,为此类工程设计提供了重要依据。最后,对本文不足的地方及有待进一步工作的方向进行了简要的讨论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景及意义
• 1.3 边坡建筑特点
• 1.3.1 环境特征
• 1.3.2 破坏特征
• 1.3.3 影响特征
• 1.3.4 工程特征
• 1.3.5 治理加固特征
• 1.4 建筑边坡研究概况
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 建筑边坡破坏影响机制及变形模型
• 2.1 基于灾害链式理论的破坏影响分析
• 2.1.1 灾害链式理论定义
• 2.1.2 建筑-边坡灾害链的范畴
• 2.1.3 灾害链式效应
• 2.1.4 灾害链对建筑-边坡稳定性治理的意义
• 2.2 建筑荷载对边坡变形的理论模型
• 2.2.1 边坡力学变形行为
• 2.2.2 循环作用力学变形行为
• 2.2.3 建筑边坡的渐进破坏
• 2.3 边坡滑移对建筑桩基础破坏分析
• 第三章 传统边坡稳定计算方法及原理
• 3.1 瑞典圆弧法
• 3.2 Bishop 条分法
• 3.3 Janbu 条分法
• 3.4 传统边坡计算方法求解建筑-边坡的问题
• 第四章 基于 ANSYS 的建筑边坡有限元法数值模拟
• 4.1 岩土本构关系
• 4.1.1 岩土材料属性
• 4.1.2 岩土屈服准则
• 4.1.3 加载硬化定律
• 4.1.4 流动法则
• 4.1.5 加载与卸载准则
• 4.2 岩土问题的应力应变求解
• 4.3 建筑桩基础的数值模拟
• 4.4 桩基础与岩土边坡的接触分析
• 4.4.1 接触问题的计算
• 4.4.2 ANSYS 中的面面接触处理
• 4.5 有限元强度折减法原理
• 4.5.1 有限元极限分析法的发展
• 4.5.2 强度折减法原理
• 4.5.3 有限元折减迭代算法
• 4.5.4 极限分析法的优越性
• 第五章 建筑-边坡静力安全计算
• 5.1 有限元强度折减法中边坡失稳的判断
• 5.2 土质边坡的安全系数
• 5.2.1 土质边坡模型的选取
• 5.2.2 单元网格划分与边界条件
• 5.2.3 土质边坡安全系数计算
• 5.3 建筑因素对土质边坡安全系数影响
• 5.3.1 建筑结构自重的影响
• 5.3.2 桩基础设计深度的影响
• 5.3.3 建筑在坡体上的位置的影响
• 5.4 岩质边坡的安全系数
• 5.4.1 岩质边坡结构面的数值化
• 5.4.2 岩质边坡安全系数的计算
• 5.5 建筑因素对岩质边坡安全系数影响
• 5.5.1 建筑结构自重因素
• 5.5.2 桩基础设计深度因素
• 5.6 边坡滑移对桩基础的影响
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论文及取得的科研成果