基于渗流场和应力场耦合作用的岸坡稳定性分析

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1、暨南大学硕士学位论文题名（中英对照）：基于渗流场和应力场耦合作用的岸坡稳定性分析Stabilityanalysisofbankslopebasedoncouplingofseepageandstressfields作者姓名：陈东辉指导教师姓名陈晓平及学位、职称：博士、教授学科、专业名称：结构工程学位类型：学术学位论文提交日期：论文答辩日期：答辩委员会主席：论文评阅人：学位授予单位和日期：独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得暨南大学

2、或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名签字曰期：州厂年么月卜曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解暨南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权暨南大学可以将学位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、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书）[7学位论文作者签名:导师签名:签字日期：年/月曰签字曰期:>

3、J：年6月/彡学位论文作者毕业后去

4、向:工作单位：电话:通讯地址:邮编:摘要库岸滑坡问题是水库蓄水诱发的灾害之一，随着大型水利工程的兴建，岸坡险情分布范围扩大，岸坡在水位变动下的稳定问题越来越受到学术界和工程界关注。目前，许多岸坡的研究工作中，渗流分析和应力分析是分开单独计算的，但是只要有水的地方，应力场和渗流场就会相互影响、相互作用，处于一种复杂的动态变化过程中，构成了流固耦合关系。本文在总结前人研究成果的基础上，基于极限平衡理论和渗流场-应力场耦合理论对一水库近坝区的一实际古滑坡进行了稳定性分析。首先采用极限平衡法进行稳定分析，然后基于渗流场-应力场耦合理论建立数学模型并求得其有限元解，通过对各种工况下

5、的岸坡稳定进行基于耦合理论的数值分析，研究水位变动下岸坡的稳定状态，并根据分析结果提出了加固方案。计算结果表明，加固后的边坡可以应对各种设计工况，满足稳定要求。论文主要研究内容与成果如下：（1）水库第一次蓄水条件下岸坡稳定性预测。水库蓄水会提高滑坡体内的地下水位，改变原有的渗流场，随着渗流区域增大，沿渗流方向的动水压力将增大岸坡的下滑力，又因为岸坡坡脚被淹没，水下土体抗剪强度衰减，岸坡的抗滑力将被削减，使得岸坡前缘存在滑动危险。本文分析结果显示，岸坡前缘在水位上升过程中产生了趋向水库方向的较大位移，形成明显的滑动区域，坡体前缘局部失稳。边坡整体安全系数也随水位上升明显下降

6、到低于规范要求。根据计算结果，可知岸坡在水库第一次蓄水过程中将处于不稳定状态。（2）坡脚滑动对岸坡稳定性的影响分析。分析表明，水位上升导致坡脚局部滑动后，岸坡原来的平衡状态被打破，应力场将重新分布，坡体中上部因失去坡脚土体的支撑可能沿着古滑动带产生下滑，存在复活的危险。本文分析结果揭示了水位上升过程中岸坡中部、下部古滑动带处剪切变形区域扩大，贯通坡脚，坡体有沿着古滑动带向水库方向滑动的趋势，岸坡整体安全系数因前缘坡脚失稳从1.759降至0.992。由此可知，若岸坡前缘失稳，中上部坡体失去支撑而沿古滑动带整体下滑，将形成牵引式滑坡。（3）坡脚加固对岸坡稳定性的作用。为防止岸

7、坡牵引式滑坡的形成，本文建立了对岸坡坡脚进行压重加固的数值分析模型，计算结果表明，无论是水库蓄水还是水位骤降，岸坡的位移量都明显减少，坡脚没有形成滑动区域，也没有局部滑动的趋势。虽然滑坡体沿古滑动带有局部、少量的剪切变形带，但对于坡体整体稳定、坡体前缘局部稳定都没有造成明显的不良影响。由此可知，坡脚加固的措施能够有效地增强坡脚材料的抗剪强度，提升坡脚抗滑力，从而遏制牵引式滑坡机制的形成，加固后岸坡处于稳定状态。I（4）基于变形监测的边坡预警系统研究。由于实测元件方面的制约，目前边坡监测的内容一般是针对监测点位移，很少有针对材料强度进行的监测，但是边坡稳定性的判别模型和方法

8、一般是基于材料的强度，这就存在一个明显的不衔接。针对这一现状，本文从简单适用的原则出发，以现行规范推荐的极限平衡法为基础，初步建立了考虑强度-应变软化关系的边坡稳定预警系统。然后以一简单边坡为例给出了基于变形监测资料的稳定预警流程。在此基础上，本文进一步结合有限元技术对此预警系统的平台进行了扩充，使之可容纳更多如流固耦合的岩土专业研究成果，有望形成基于变形监测和强度-应变软化理论的预警系统，以便更适用于水库管理和边坡滑动防治。关键字：岸坡稳定；极限平衡法；耦合分析；渗流场；应力场IIAbstractLandslideisone