基于有限元法边坡抗滑稳定矢量和安全系数求解方法的研究

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceinEngineeringSolvingVectorSumSafetyFactorofSlopeStabilitybyFiniteElementMethodGraduateStudent:ChenShuaiMajor:HydraulicStructureEngineeringSupervisor:Prof.LuoXianqiAssociateProf.ZhangZhenghuaChinaThreeGorges

2、UniversityYichang,443002,P.R.ChinaMay,2011三峡大学硕士学位论文三峡大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名：日期：I三峡大学硕士学位论文内容摘要本文对前人所作出的关于边坡稳定性分析方法的成果做了归纳总结，基于葛修润院士提出的矢量和安全系数的思想，采用有限元法分析手段，展开以下

3、研究工作：1）总结常见的边坡抗滑稳定性分析方法的特点以及不足之处，针对常见的基于强度折减安全系数、超载安全系数以及基于滑动面应力分析的代数和安全系数进行分析，指出安全系数定义及分析方法存在过多的人为假设，物理力学意义不明确，说明了基于“矢量和”思想定义的安全系数具有明确的物理力学意义。2）在运用有限元分析得到潜在滑动面上应力分布的前提下，对潜在滑动面上的应力在统一的整体坐标系下进行矢量化，推导出二维问题和三维问题在滑面微段处滑动力矢量和抗滑力矢量计算公式，确定出在自重和外部荷载作用下任意滑面微段处滑体的唯一潜在滑动方向和抗滑方向，基于MATLAB语言环境开发的二维矢量和安全系数计算

4、程序和三维矢量和计算程序，求解边坡的矢量和安全系数，分析边坡的稳定性。3）以三峡库区千将坪滑坡为例，分别采用本文基于有限元法的边坡稳定矢量和安全系数求解方法和传统的极限平衡方法分别求解千将坪滑坡在三峡水库135m蓄水及降雨条件下的安全系数，结果表明分别采用本文基于有限元法的边坡稳定矢量和安全系数求解方法求解获得的安全系数为0.9948和0.9966，比采用传统的极限平衡方法（摩根斯坦-普莱斯）求解获得的安全系数1.009更符合实际情况，说明了本文基于有限元法的边坡稳定矢量和安全系数求解方法求解获得的安全系数是先进合理的。另外，矢量和安全系数对c、值的敏感性分析结果表明，矢量和安全

5、系数对值较为敏感。4）采用本文的计算方法，对千将坪边坡滑动前三维整体进行稳定性分析，分别以滑动力矢量和方向和抗滑力矢量和反方向作为计算方向时的矢量和安全系数分别为1.0401和1.0546，接近于极限平衡状态，说明矢量和安全系数适用于三维特征下的边坡稳定性分析。关键词：边坡稳定性有限元法计算方向矢量和安全系数II三峡大学硕士学位论文AbstractInthispaper,madebyourpredecessorsontheslopestabilityanalysissummarizestheresultsofdoing,basedonGeXiurunproposedtheidea

6、oftheVectorsafetyfactormethod,usingfiniteelementanalysistools,expandthefollowingresearch:1)Thesummaryofthecommonmethodsofslopestabilityanalysisagainstslidingcharacteristicsandshortcomings,basedonstrengthreductionforthecommonsafetyfactor,safetyfactorandthestressanalysisbasedonthealgebraicslipsu

7、rfaceandsafetyfactoranalysis,notingthatthesafetyfactorThereistoomuchdefinitionandanalysisoftheartificialassumptions,physicalandmechanicalmeaningisnotclear,thatbasedon"vectorsum"thinkingwithacleardefinitionofthesafetyfactorofthephysicala