若干土工问题工程性状的大变形有限元分析

论文摘要

土体渐进破坏及其破坏性状研究一直是岩土工程研究的热点问题,它们主要与边坡、基坑、路堤、复合地基等工程相关,但目前还没有较好地得到解决;本文采用可考虑大变形问题的ALE有限元法分析基坑、边坡、路堤等的稳定性和破坏性状,并结合现场试验,利用有限元方法分析了碎石桩锚单桩复合地基受压时的工程性状;主要研究工作如下。 （1） 根据ALE描述的基本原理及思路编制了可用于一维、二维、三维及轴对称情况下的大变形有限元程序,并验证了该程序的正确性;该程序对土体可采用弹性、粘弹性、弹塑性等多种本构模型,可考虑复杂边界条件等。 （2） 采用本文编制的大变形有限元程序对土质边坡的渐进破坏、破坏性状及稳定性进行了探讨。结合局部化分析方法及应变局部化产生的条件,采用分岔理论局部化判断准则分析了均质土质边坡的渐进破坏过程。并探讨了影响土质边坡稳定性的主要因素,在此基础上采用强度折减法分别对均质土质边坡、双层地基土质边坡、含软弱夹层粘土边坡进行了深入分析,最后对一边坡破坏实例进行了数值模拟,得到与实际情况较一致的结果。 （3） 采用大变形有限元方法及Mohr-Coulomb非软化分析模型、软化模型分析了软土地基上基坑放坡开挖的过程及其破坏性状,还讨论了侧向土压力系数对计算结果的影响;最后对一软土地基上基坑放坡开挖工程破坏实例进行了软化及非软化破坏的有限元分析,说明了软化模型能够更好地模拟软土地基上基坑破坏实际情况。 （4） 对天然软土地基上路堤填筑过程进行了大变形有限元分析,模拟单层和双层地基上路堤的快速填筑过程及其破坏性状,分析了临界填筑高度的影响因素;参照连云港试验路堤现场试验结果,采用Mohr-Coulomb模型分析了其临界填筑高度及破坏性状,并与工程现场观测情况作了详细对比。 （5） 介绍了碎石桩锚及其单桩复合地基试验情况,对碎石桩锚单桩复合地基中竖向抗拔极限承载能力、拉压循环荷载和拉拔多循环荷载下的受力性状等现场测试结果进行了分析,并采用有限元方法研究了碎石桩锚及碎石桩单桩复合地基受压时性状。 本文较全面地分析了边坡、放坡开挖基坑、路堤的渐进破坏及破坏性状,并分析了碎石桩锚的工程性状,研究了土工渐进破坏过程及破坏性状,丰富了土工

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号与说明
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 ALE描述及其有限元法的发展研究现状
• 1.2.1 ALE描述在流体力学及流固耦合问题的应用
• 1.2.2 ALE法在固体力学中的应用
• 1.2.3 ALE法的网格算法的研究
• 1.3 本文主要工作及创新点
• 1.3.1 本文主要工作
• 1.3.2 本文主要创新点
• 第二章 理论基础及有限元法程序
• 2.1 ALE有限元法的基本理论
• 2.1.1 ALE方法的基本描述
• 2.1.2 ALE基本控制方程及有限元离散
• 2.2 强度折减有限元法的基本原理
• 2.3 土体的本构关系
• 2.3.1 土的变形特性
• 2.3.2 土体的本构模型
• 2.3.3 土体的弹塑性模型
• 2.4 ALE有限元法程序及验证
• 2.4.1 引言
• 2.4.2 有限元程序编制及其性能特点
• 2.4.3 有限元程序验证
• 2.5 本章小结
• 第三章 边坡稳定分析方法及破坏判断准则
• 3.1 引言
• 3.2 边坡极限平衡法及其研究进展
• 3.2.1 滑移线法（上限解）
• 3.2.2 极限平衡分析条分法
• 3.3 边坡稳定有限元分析的发展
• 3.3.1 边坡小变形有限元分析的发展现状
• 3.3.2 边坡大变形有限元分析的发展现状
• 3.3.3 边坡分析过渡类型方法的发展现状
• 3.4 强度折减法发展及研究现状
• 3.5 边坡失稳的破坏判断准则
• 3.6 本章小结
• 第四章 土质边坡稳定及渐进破坏分析
• 4.1 引言
• 4.2 分岔理论局部化判断标准及土质边坡渐进破坏分析
• 4.2.1 常用应变局部化分析的方法
• 4.2.2 应变局部化的产生条件
• 4.2.3 分岔理论局部化判断准则在土质边坡渐进破坏中应用
• 4.3 均质土质边坡的渐进破坏及稳定分析
• 4.3.1 有限元计算因素及影响因素分析
• 4.3.2 均质土质边坡的渐进破坏及稳定分析算例
• 4.4 双层及含软弱夹层地基的土质边坡破坏及稳定分析
• 4.4.1 双层地基边坡的破坏性状及稳定分析
• 4.4.2 带有软弱夹层粘土边坡的破坏性状及稳定分析
• 4.5 边坡工程实例分析
• 4.5.1 杜湖岭滑坡的岩土体的工程地质性质
• 4.5.2 杜湖岭滑坡的地下水、滑坡体特征及滑坡破坏形成机制
• 4.5.3 杜湖岭滑坡稳定及破坏的大变形有限元分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 基坑放坡开挖的破坏分析
• 5.1 引言
• 5.2 软粘土的土体性质及其应力应变关系表述
• 5.2.1 Mohr-Coulomb软化模型
• 5.2.2 有限元计算中软化模型的选择
• 5.3 均质地基的边坡放坡开挖破坏性状研究
• 5.3.1 均质软土地基放坡开挖的非软化分析
• 5.3.2 均质软土地基放坡开挖的软化分析
• 5.3.3 侧向土压力系数取值对基坑放坡开挖计算的影响
• 5.4 软土地基基坑的放坡开挖破坏实例分析
• 5.4.1 赵章光楼基坑放坡开挖的非软化分析
• 5.4.2 赵章光楼基坑放坡开挖的软化分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 软土地基上填筑路堤性状分析
• 6.1 引言
• 6.2 单层地基上路堤填筑有限元分析
• 6.2.1 基于Mohr-Coulomb模型的单层地基上路堤填筑有限元分析
• 6.2.2 地基土体及填土性质对临界填筑高度及破坏性状的影响
• 6.3 双层地基上路堤填筑有限元分析
• 6.3.1 硬壳层强度相等情况下双层地基上路堤填筑有限元分析
• 6.3.2 硬壳层强度不等情况下双层地基上路堤填筑有限元分析
• 6.4 连云港路堤填筑实例破坏分析
• 6.4.1 路堤填筑试验概况
• 6.4.2 填筑路堤破坏过程及其破坏性状
• 6.4.3 填筑路堤破坏的有限元分析
• 6.5 本章小结
• 第七章 碎石桩锚性状及其受压有限元分析
• 7.1 引言
• 7.2 碎石桩锚的现场试验及其结果分析
• 7.2.1 碎石桩锚简介及工程地质条件
• 7.2.2 循环荷载试验设备及测试标准
• 7.2.3 现场测试成果及分析
• 7.3 碎石桩锚单桩复合地基受压性状有限元分析
• 7.4 本章小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 本文主要工作及结论
• 8.1.1 本文主要工作
• 8.1.2 主要结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 附录1 浙江大学岩土工程研究所历届博士学位论文目录
• 附录2 作者简介
• 致谢