三维外凸边坡稳定性分析方法研究及数值模拟

论文摘要

边坡稳定问题是岩土工程领域重要的研究课题,在三维领域中得到的研究成果具有很好的应用价值。本文在三维分析领域对外凸边坡的稳定安全系数计算理论作了进一步研究。传统的极限平衡理论忽略了土条两侧的环向作用力。对于外凸的弧形边坡,土条两侧的环向土压力会产生一个向外的径向合力,该力对边坡的稳定有重要的影响。以瑞典圆弧法和毕肖普法为基础,考虑了边坡的旋转半径和土条侧向土压力对边坡稳定性的影响。选择三维扇形单元土体,进行受力分析,由静力平衡条件,推导出了外凸弧形边坡的安全系数表达式。结合三个边坡实例,每个边坡选取三个不同的弯道半径,结合潜在滑移线理论和有限元分析,得到了相应最危险滑动面的安全系数。通过和本文外凸边坡安全系数表达式的计算结果对比,二者结果基本一致。通过对比不同的弯道半径边坡的安全系数,可知：边坡稳定安全系数随边坡弯道半径的增大而减小；边坡弯道半径越小,边坡稳定安全系数变化的速率越快；边坡弯道半径对最危险滑动面的位置影响较小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 边坡的形态和分类
• 1.2 边坡失稳形式及对应的稳定分析方法
• 1.2.1 外凸边坡的失稳形式
• 1.2.2 数值分析方法
• 1.2.3 极限分析方法
• 1.2.4 极限平衡分析方法
• 1.3 极限平衡分析方法的缺陷
• 1.4 极限平衡分析法研究现状
• 1.5 研究的目的和意义
• 1.6 本文研究的主要内容
• 第二章 常规二维边坡稳定安全系数计算理论
• 2.1 引言
• 2.2 几种常见的极限平衡法
• 2.2.1 sarma法
• 2.2.2 简化毕肖普法
• 2.2.3 Morgenstern-Price法
• 2.2.4 不平衡推力法
• 2.2.5 Spencer法
• 2.3 经典计算公式存在的不足之处
• 2.4 本章小结
• 第三章 三维轴对称外凸边坡稳定性分析公式推导
• 3.1 引言
• 3.2 改进三维极限平衡法的计算原理
• 3.3 改进瑞典圆弧法
• 3.3.1 改进的三维极限平衡法受力分析
• 3.3.2 假设条件
• 3.3.3 改进的三维极限平衡法计算公式推导
• 3.4 改进毕肖普法
• 3.4.1 改进的三维极限平衡法受力分析
• 3.4.2 假设条件
• 3.4.3 改进的三维极限平衡法计算公式推导
• 3.5 实例分析
• 3.6 结论
• 3.7 本章小结
• 第四章 三维轴对称外凸边坡潜在滑移面数值分析
• 4.1 ADINA简介
• 4.2 模型的建立
• 4.2.1 建模规则
• 4.2.2 接触设置
• 4.2.3 本构模型
• 4.3 空间潜在滑移线理论简介
• 4.4 计算模型
• 4.5 工程实例
• 4.5.1 工程实例一
• 4.5.2 工程实例二
• 4.5.3 工程实例三
• 4.5.4 结果分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目及论文发表情况
• 一、参与的科研项目及课题研究