基于土坡稳定分析的弹簧条分法

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1、学校代号学号：密级：1053603052001长沙理工大学硕士学位论文Y975730土坡稳定分析的弹簧条分法学位申请人姓名里晶培养单位量逆堡王盔堂导师姓名及职称匿塞胜熬援学科专业岩土工程研究方向岩±王捏数值盆撕论文提交日期2业§生4旦论文答辩日期一答辩委员会主席摘要本文针对土坡的稳定性分析提出了一种新的分析方法：弹簧条分法。目前极限平衡法是工程界用的最广泛的一种方法，但其存在条块侧面受力过于简化的缺点，本文针对此进行改进，引入了离散单元法中的块体～弹簧思想，通过在土条与土条、土条与滑动面之间添加弹簧来施加其相互的作用力，来解决以往由于条块受力的简化而导致计算结果受人为假设条件的影响的

2、问题。本文按传统条分法将计算边坡进行条分，以土条的形心位移为未知量，土条沿用刚体的假设，选取线性位移模式，引入法向、切向弹簧刚度系数，把弹簧力由位移表示出来。这样，每个土条只有三个未知量，然后对每个土条进行力学分析，建立三个力学平衡方程，从而可以求得唯一解。同时由于在求弹簧力时运用到了刚度系数，因此必须探讨刚度系数对计算结果的影响。本文通过多次计算证明，刚度系数在一定的范围内，对于安全系数的影响很小。薏编制了基于弹簧条分法理论的计算安全系数的vc++程序。最后对长益高速公路穿过的某低丘形成的边坡进行了稳定分析，通过工程实例可以知道弹簧一条分法关于安全系数的计算结果与瑞典条分法的计算结

3、果比较接近，而且与其它方法的计算结果比较误差在6％之内，这说明了本文理论上的可取性。与其它条分法相比，本文理论有三个特点：(1)在建立平衡方程时严格遵守了静力平衡：(2)在考虑条块侧面受力时未对侧面受力进行任何假设，只是沿用了条块是刚体的假设；(3)在求解边坡稳定时求解的是静定问题，这就保证了解的唯一性和收敛性。关键词：土坡：弹簧条分法：极限平衡法：安全系数：弹簧刚度系数ABSTACTBasedonthespringblockmodelofDiscreteElementMethod(DEM)andtheLimitEquilibriumMethod(LEM)，whichusedwide

4、lyincivilengineering，anewmethod，whichcalledSlicesSpringMethod(SSM)inthispaper，hasbeenputforward．Themaincharacterofthisnewmethodisthatspringsareappliedtoconnecttheadjacentblockstosimplifytheforcebetweenthem，andthentheaffectioncausedbyhypothesiscanbereduced．Ontheassumptionthattheblockisrigid，thed

5、isplacementsofblockcentroidarebasicvariables．Alinearmodelhasbeenemployedtocalculatethedisplacementsofotherpointsoftheblock．Normalstiffnesscoefficientandshearstiffnesscoefficienthavebeenintroduced，thusthespringforcescanbededucedfromdisplacements．Therearethreevariablesandthreeequilibriumequations

6、foreachsliceorblock，SOthatexclusivesolutioncanbeachieved．Inordertodefinethespringforce，thestiffnesscoefficientsmustbeconsidered．Someexamplesarestudiedandgiveevidencesthatifthestiffnesscoefficientsareinareasonablerange，thecalculationresultoffactorofsafetywillbeaffectedjusttothe1eastextent．Acompu

7、terprogramhasbeendevelopedbyVisualC++language．whichbasedontheproposedtheoryforslopesafetyfactorcalculating．Anengineeringexamplehasbeenstudiedbyproposedmethod．Comparingtheresultofthisengineeringexamplewithotherexamplesbytraditional