浅谈土坡稳定分析方法研究

《浅谈土坡稳定分析方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、河海大学博士学位论文土坡稳定分析方法研究姓名：吕擎峰申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：殷宗泽;韩选江20050101河海大学博士学位论文摘要条分法和有限元法是土质边坡稳定分析的主要方法。本文就强度参数非线性、拟静力法、有限元边坡稳定分析等进行了研究，得到一些结论，提出了一些改进和新的方法。(1)考虑强度参数非线性时的安全系数及应用。堆石料等粗粒土强度包线具有非线性。对非线性强度参数对安全系数的影响进行了理论分析，计算比较了8个高土石坝坝坡的线性和非线性安全系数。无论是理论还是大量算例都表明，非线性参数计算安

2、全系数较线性计算提高了，但提高程度的范围相差很大。基于156个样本的统计分析结果，对碾压式土石坝设计规范(SL274．2001，83-3)规定的许可安全系数进行了修正，建议使用非线性强度进行坝坡稳定计算时，许可安全系数可提高8％。(2)拟静力法边坡稳定分析的改进。拟静力法在土石坝的抗震设计中发挥了很大作用，积累了较丰富的经验。传统上，滑动体都是按竖向条分的。考虑地震惯性力时，竖向条分在计算地震惯性力和抗滑力矩时存在计算上的不合理，从而使地震惯性力与实际值有误差，抗滑力矩偏小；考虑地基中的地震荷载时，安全系数的计算结

3、果是不确定的，没有一个客观的最小安全系数计算结果。基于此，对拟静力法提出了改进方法，即计算重力等竖向力时竖向条分；计算水平地震力对滑动力矩和抗滑力矩的作用时水平条分。水平条分可以避免上述的不合理。算例表明，传统的拟静力法计算的最小安全系数不确定，并且偏大，而改进的拟静力法计算的安全系数是确定的，小于传统的计算安全系数。(3)强度折减有限元失稳判据研究。强度折减有限元的关键问题是临界破坏状态的确定，即如何定义失稳判据。目前主要有三种失稳判据：①边坡某个部位的位移或最大位移。⑦迭代求解过程的不收敛。③土体塑性应变、应力

4、水平等某些物理量的变化和分布。这些失稳判据中，判据l和判据3具有较明确的物理意义，但也存在一些应用上的缺陷。通过算例对这两种判据进行讨论，提出一种强度折减法确定安全系数的方法。该方法的出发点是将最大水平位移与折减系数的关系曲线和表示边坡破坏区扩展的应力水平区域结合起来，在曲线上定量的给出一个具有明确物理意义的点作为安全系数取值点。该方法的优点在于既可避免由于位移和折减系数关系曲线没有明显轨点时的任意性，又可以考虑边坡是渐近破坏的这一特征。(4)基于滑面上应力优化的土坡稳定分析方法。基于滑面有限元应力分析的土坡稳定分

5、析方法的关键在于滑面上应力的计算，而已有方法的共同点是滑面上点的应力是在其所处的单元内插值得到，从而引起滑面上应力的不连续。基于此，本文提出的方法对滑面一定区域内的应力进行光滑，滑面上点的应力外推得到，从而得到较光滑的应力分布，更符合实际。(5)有限元圆弧滑动法。传统的有限元边坡稳定分析都是有限元计算和最小安全III摘要系数的优化计算独立进行的。本文通过适应滑面的圆弧形状网格的自动剖分，用有限元计算直接获得滑面上的应力，避免了内插计算带来的误差。为了改善滑面上的应力，同时避免单元过多带来的计算效率的浪费，在滑面上进

6、行自适应单元加密。应用自适应有限元圆弧滑动法对长河坝心墙土石坝坝坡进行了稳定分析，施工期的安全系数的计算结果和潜在危险滑面与BISHOP法接近，说明该方法有足够的精度；而有限元计算能够更真实的反映蓄水期应力状态。所以安全系数的计算结果和潜在危险滑面应较准确。关键词：土坡稳定分析；安全系数；强度参数：非线性；拟静力法：有限元法：强度折减法；圆弧滑动。河海大学博士学位论文ABSTRACTSlicemethodandfiniteelementmethodareprincipalmethodsofsoilslopestab

7、ilityanalysis．StrengthNonlinear,pseudo-staticmethodandFEslopestabilitymethodarestudied．Someconclusionsareobtainedandimprovedandnewmethodareputforward．(1)Safetyfactorcalculatedwithnon-linearstrengthandapplication．TheMohrfailureenvelopformckfillexhibitsignifican

8、tcurvature．Thestrengthenvelopisnon-linear．Thecompareofsafetyfactorof8highrockfilldams、vitllnon-linearstrengthandwitlllinearstrengthindicatesthatsafetyfactorofnon-linearanalysisisbi