基于离散单元法的土质边坡稳定性分析

论文摘要

土质边坡的稳定性分析,是土木工程中的重要研究课题之一。在目前的分析方法中,多采用极限平衡法和有限单元法。极限平衡法需要事先假定土坡滑裂面的形状和位置,并且没有考虑土体应力应变关系的影响,这些假定和简化可能与实际不符;有限单元法计算结果比极限平衡法要准确,但不能模拟整个土坡的动态破坏过程。作为离散单元法之一的颗粒流方法,很好地弥补上述方法的缺陷。本文根据颗粒流理论,主要开展了以下研究:1、通过双轴试验数值模拟,分析了颗粒细观参数对土体宏观特性的影响,并建立了细观参数与宏观参数之间的关系,为土坡颗粒流模型细观参数的确定提供依据。2、建立了单层均质和成层土坡颗粒流模型,对其稳定性进行了分析,并将计算结果与传统方法进行了比较。3、分析了颗粒细观参数的变化对土坡破坏形态的影响,从而在细观层面上揭示了土坡的破坏机理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题依据和研究意义
• 1.2 边坡稳定分析方法研究现状
• 1.2.1 极限平衡法
• 1.2.2 有限单元法
• 1.2.3 有限差分法
• 1.2.4 边界元法
• 1.2.5 离散单元法
• 1.2.6 主要分析方法的比较
• 1.3 离散单元法的基本思想和发展
• 1.3.1 有限单元法与离散单元法
• 1.3.2 离散单元法的发展现状
• 1.3.3 颗粒离散元的应用领域
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 颗粒流方法的基本理论
• 2.1 颗粒流理论的基本思想
• 2.2 颗粒流理论的基本方程
• 2.2.1 力－位移定律
• 2.2.2 运动定律
• 2.2.3 初始条件和边界条件
• 2.3 颗粒流物理参数的确定
• 2.3.1 计算时步的确定
• 2.3.2 微分密度缩放比例
• 2.3.3 机械阻尼
• 2.4 颗粒流接触本构模型
• 2.4.1 接触刚度模型
• 2.4.2 滑动模型
• 2.4.3 粘结模型
• 2.5 颗粒流模拟研究的一般方法
• 第三章 颗粒细观参数对土体宏观特性的影响
• 3.1 引言
• 3.2 双轴试验试样模型的构建
• 3.2.1 双轴试验模拟过程
• 3.2.2 试样模型控制参数
• 3.2.3 颗粒生成的基本算法
• 3.2.4 墙体刚度的选择
• 3.2.5 伺服控制机制
• 3.3 颗粒细观参数对砂土宏观特性的影响
• 3.3.1 颗粒数量的影响
• 3.3.2 摩擦系数的影响
• 3.3.3 接触刚度的影响
• 3.3.4 刚度比值的影响
• 3.3.5 孔隙率的影响
• 3.3.6 围压的影响
• 3.3.7 承德中密砂应力应变关系曲线的模拟
• 3.4 颗粒细观参数对黏性土宏观特性的影响
• 3.4.1 摩擦系数的影响
• 3.4.2 接触刚度的影响
• 3.4.3 刚度比值的影响
• 3.4.4 接触强度的影响
• 3.5 颗粒细观参数与土体宏观参数之间的关系
• 3.6 本章小结
• 第四章 土质边坡稳定的颗粒流分析
• 4.1 引言
• 4.2 强度折减法和重力增加法基本原理
• 4.2.1 强度折减法基本原理
• 4.2.2 重力增加法基本原理
• 4.3 土坡破坏的判据
• 4.4 单层均质土坡的稳定性分析
• 4.4.1 土坡颗粒流模型的建立
• 4.4.2 细观参数的选取
• 4.4.3 模拟结果分析
• 4.5 成层土坡的稳定性分析
• 4.6 细观参数对土坡破坏形态的影响
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录（攻读学位期间发表论文目录）