最小势能原理在锚固边坡稳定性分析中的应用

论文摘要

目前边坡工程中应用较多的边坡稳定分析方法仍然是极限平衡方法,该方法应用较广,但也存在不足之处。因此,边坡的稳定性分析方法仍在发展中,最小势能分析方法是一种最近发展起来的边坡的稳定性分析方法。依据稳定平衡体系势能最小的原理,从整个边坡的势能变化求得一个满足势能最小的位移。据此,可直接求出滑面上的法向应力分布,再利用平衡条件和摩尔-库仑强度准则便可直接得到安全系数。此方法概念简单明了,并且与传统极限平衡法的误差在2%-3%以内,结果可信。本文在前人研究工作的基础上,研究了最小势能原理在锚固边坡稳定性分析中的应用,并阐述针对棱柱体模型和二维圆柱体模型的最小势能原理,把这两种模型与其他模型进行了比较,证明了该模型的正确性;阐述了节理岩体边坡的计算公式,推导了任意滑裂面形状下的计算公式。算例表明,本文推导的最小势能法计算的结果与极限平衡法计算的结果非常接近,所得结果在合理范围之内。主要工作如下:1、考虑了滑移面为任意形状时的最小势能分析方法,建立了相关安全系数的计算公式。2、分析了锚杆（索）加固措施对滑移体势能的影响,建立了锚固边坡最小势能方法的改进模型,提出了新的计算方法,验算了典型工程算例。结果表明,最小势能方法有很好的适用性。3、本文计算理论对最小势能方法和常见的极限平衡方法作了对比,比较了二维情况下,极限平衡方法和最小势能方法的计算结果,其误差在允许范围之内,表明了该法的可行性。4、通过对锚固边坡工程算例的计算,得出该方法的计算结果与其他方法计算结果比较接近,以此拓展了最小势能法的运用范围。5、本文通过六个工程算例对最小势能法的运用做了详细的阐述并将计算结果与常用的极限平衡法进行对比。可以看出,最小势能法运用于工程计算中有计算简单、结果明了、精度准确等优点。本文在进行实际工程验算时,将未考虑加固措施的最小势能方法和常见的极限平衡法做了详细的对比,显示了该法的可行性。最后把最小势能方法应用到常吉高速公路路堑边坡及某深基坑工程的治理加固分析中,展现了最小势能方法的工程应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 计算理论的发展现状
• 1.3 现场监测
• 1.4 岩土边坡稳定分析的最小势能方法研究现状
• 1.5 选题的目的及意义
• 第二章 最小势能法的有关计算理论
• 2.1 引言
• 2.2 针对岩石棱柱体模型的最小势能方法
• 2.2.1 棱柱体模型
• 2.2.2 基本假定
• 2.2.3 模型分析
• 2.2.4 平衡条件
• 2.2.5 弹簧刚度系数
• 2.2.6 法向应力分量
• 2.2.7 安全系数
• 2.3 节理岩体边坡平面破坏的计算公式
• 2.3.1 基本假定
• 2.3.2 模型分析
• 2.4 最小势能法用于土坡圆弧滑面的有关理论
• 2.4.1 基本假定
• 2.4.2 有关计算理论公式
• 2.5 算例
• 2.6 本章小结
• 第三章 单一地层任意滑移面的最小势能边坡稳定性分析方法
• 3.1 引言
• 3.2 最小势能法运用于简单任意滑面分析
• 3.2.1 基本假定
• 3.2.2 理论推导
• 3.3 算例
• 3.4 本章小结
• 第四章 考虑锚杆（索）加固措施的最小势能法边坡分析
• 4.1 引言
• 4.2 最小势能方法用于深基坑边坡锚杆（索）加固
• 4.2.1 预应力锚杆（索）技术简介
• 4.2.2 锚固原理和方法
• 4.3 最小势能法运用于单层匀质土体加固的稳定分析
• 4.3.1 抗滑力的推导
• 4.3.2 考虑锚杆（索）支护的边坡稳定计算公式
• 4.3.3 算例
• 4.4 考虑多层匀质土体加固的计算公式
• 4.4.1 计算理论的有关公式推导
• 4.4.2 抗滑力的计算理论推导
• 4.4.3 下滑力的计算理论推导
• 4.4.4 求解安全系数
• 4.4.5 算例
• 4.5 本章小结
• 第五章 最小势能法运用于边坡工程实例
• 5.1 常吉高速公路路堑边坡工程实例
• 5.1.1 工程概况
• 5.1.2 边坡稳定性分析
• 5.1.3 最小势能分析
• 5.2 基坑边坡工程工程实例
• 5.2.1 工程概况
• 5.2.2 运用最小势能法的验算
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 建议及展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的论文发表情况及科研情况