节理岩质边坡表征方法及稳定性有限元分析

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1、国内图书分类号：P642密级：公开国际图书分类号：西南交通大学硕士研究生学位论文节理岩质边坡表征方法及稳定性有限元分析年级2015级姓名冯远申请学位级别工程硕士专业地质工程指导老师陈仕阔讲师二〇一八年五月ClassifiedIndex:P642U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisCHARACTERIZATIONOFJOINTEDROCKSLOPEANDFINITEELEMENTANALYSISOFSLOPESTABILITYGrade:2015Candidate:FengYuanAcademicDegreeAppli

2、edfor:MasterofEngineeringSpecialty:GeologicalEngineeringSupervisor:Prof.ChenShikuoMay，2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密□√，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学

3、位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：（1）本文针对节理岩质边坡的表征方法和稳定性分析评价问题，通过编程进行有限元分析软件COMSOLMultiphysics的二次开发，结构面网络依据野外勘探调查统计结果输入到模型，包括结构面的产状、间距、迹长等参数，并按照S型弱化曲线方程赋予每个结构面差异化的力学参数，较好的解决了模型中结构面的构建。（2）分析节理单元表征方法在有限元模拟中的可行性。验证节理在不同受载状态下呈现两种不同的的力学性质，基于现场统计分析结果对逐个结构面的力学参数差异化赋值，使其真

4、实地模拟节理的应力-变形关系。（3）研究了结构面的发育特征对边坡稳定性的影响，主要集中在：结构面力学参数的弱化程度对边坡稳定性的影响；结构面的间距对边坡稳定性的影响。对于大型岩质边坡，其破坏具有显著的渐进破坏特点，边坡不同位置的节理力学性质是具有较大差异性，本文通过节理岩质边坡的模型构建及有限元分析结果，能够较好地体现边坡结构面力学参数的空间变异特点。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反

5、上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要岩质边坡稳定性是我国地质灾害防治工程中的关键问题，特别是在西南多山地区的工程建设中。由于高陡岩质边坡所处的地质环境复杂且存在大量的结构面，其发育特征及岩体结构是影响岩质边坡稳定性的主要因素。有限单元法在岩质边坡稳定性分析中已经得到了广泛的应用，但传统的有限元法难以有效地模拟边坡的结构特征，往往进行力学等效简化处理，这在一定程度上忽略了结构面的控制作用。基于此，本文旨在通过结构面统计表征和力学分析，完善节理岩质边坡稳定性有限元分析方法研究，主要包括以下几个方面：（1）有限元计算模

6、型的可信度直接关系到计算结果的准确性，对稳定性分析评价至关重要。本文通过有限元分析软件COMSOLMultiphysics的二次开发编程，较好的解决了模型中节理裂隙的构建问题，结构面网络可以基于野外实测统计分析结果生成到模型中，包括结构面的产状、间距、迹长等参数，并按照S型弱化曲线方程赋予每个结构面差异化的力学参数。（2）基于结构面单元对结构面的力学性质进行表征，并验证其在有限元模拟中的可靠性。结构面在拉伸和压缩状态下呈现两种不同的状态，表现出完全不同的力学性质，本文通过编程实现对单个结构面的力学参数差异化赋值，分析其不同的受力状态下所呈现的不同力学性质，较真实的模拟结构面的应力-

7、变形关系。（3）对于大型岩质边坡，其破坏具有显著的渐进破坏特点，边坡不同位置的结构面力学性质是具有较大差异性，本文通过编程赋予结构面差异化的力学参数，较好的体现了边坡结构面力学参数的空间变异特点，并深入研究了结构面的发育特征对边坡稳定性的影响。关键词：岩质边坡；边坡稳定性；随机结构面；差异化赋值；有限元；西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractThestabilityofrockslopeisakeyproblemingeologicaldisaster