有限元方法在滑坡治理设计中的应用

摘要

改革开放以后，中国的经济飞速发展，交通建设成为我国重点建设项目。2014年底全国高速公路通车里程超过了11万公里，其中山区高速公路建设已成为国家交通发展的重点。云南省隶属我国西部，地质灾害严重，特别是滑坡灾害。云南省高速公路面临着穿越不良地质区域的挑战，所以研究滑坡对公路的影响，如何治理滑坡，对云南省公路建设是十分重要的。
　　本文对目前国内外大型滑坡灾害进行了简单总结，并简单介绍了滑坡治理在公路建设中的意义;总结了国内外滑坡形成演化机制的研究现状以及国内外滑坡治理措施的研究现状;总结了有限元分析法在滑坡治理中的运用范围，详细介绍了有限元分析法在滑坡稳定性分析及支挡结构内力计算中的运用，并通过对比传统方法与有限元方法计算理论的区别，总结了传统方法的不足与有限元方法的优点。
　　本文以昆明至轿子雪山旅游专线K9滑坡治理工程为背景，针对实际工程的地质环境、滑坡特点，通过有限元方法、传统极限平衡法对滑坡稳定性进行了分析并得出结论K9滑坡在非正常工况状态下处于不稳定状态。随后对滑坡治理措施进行了研究，提出了抗滑桩治理措施，并展开了抗滑桩的设计研究，通过有限元方法及传统方法，分别对抗滑桩的内力进行了分析计算，得出了抗滑桩的桩身弯矩、桩身剪力、桩侧土压力、桩身位移，为抗滑桩的设计提供了理论依据。最后通过有限元分析软件，对治理后的滑坡进行稳定性分析，证实了该治理措施的有效性。
　　在滑坡稳定性分析及抗滑桩内力计算过程中，采用了有限元方法与传统方法，通过计算对比，验证了有限元法计算结果的正确性以及有限元方法在设计工作中较传统方法的易用性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 滑坡的灾害性

1．2 滑坡对公路建设的影响

1．3 公路滑坡的国内外研究现状

1．3．1 滑坡国内外研究现状

1．3．2 滑坡治理措施研究现状

1．4 本文主要研究内容与意义

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 研究思路及技术线路

1．4．3．本文研究意义

第二章 有限元基本原理及其在滑坡中的应用

2．1 有限元法基本原理及应用范围

2．1．1 有限元法基本原理

2．1．2 有限元法的应用范围

2．2 滑坡稳定性分析方法简介

2．2．1 滑坡稳定性分析中传统极限分析方法简介

2．2．2 滑坡稳定安全系数的定义

2．2．3 现阶段滑坡稳定性计算分析中所存在问题

2．3 滑坡稳定性分析中的有限元方法

2．3．1 有限元极限分析法的基本思想

2．3．2 有限元法用于滑坡稳定性计算分析优点

2．4 滑坡治理设计中有限元方法其他方面运用

2．4．1 滑坡推力的计算

2．4．2 支挡结构内力的计算

2．5 滑坡治理中有限元分析法的关键要素

2．5．1 有限元强度折减法屈服准则简介

2．5．2 有限元模型建立与网格划分

2．4．3 参数选取对结果的影响

第三章 滑坡实例工点地质环境特征

3．1 情况概述

3．2 自然地理情况

3．2．1 气象

3．2．2 水系

3．3 工程地质条件

3．3．1 地形地貌

3．3．2 地层岩性

3．3．3 地质构造

3．3．4 地震

3．4 水文地质条件

3．4．1．水文条件

3．4．2 松散岩类孔隙水

3．4．3．基岩裂隙水

3．4．4．岩溶水

3．5 人类活动

3．6 滑坡地貌特征

3．7 滑坡结构

3．7．1 滑体结构

3．7．2 滑动带(面)特征

3．7．3 滑床结构

3．8 K9滑坡产生的原因及性质

3．8．1 形成条件

3．8．2 激发条件

第四章 滑坡实例工点稳定性计算的有限元法

4．1 计算方法及计算模型

4．1．1 计算方法

4．1．2 计算工况

4．1．3 计算模型

4．2 滑坡体各层岩土层物理力学性质指标统计、分析选用

4．2．1 原位测试

4．2．2 室内土工试验

4．2．3 岩土体参数指标的选用

4．3 计算结果

4．3．1 计算结果

4．3．2 结果分析

4．4 两种计算方法计算结果对比

第五章 滑坡实例工点治理方案设计及其有限元分析

5．1 滑坡处治方案设计

5．1．1 治理方案选择

5．1．2 治理方案设计思路

5．1．3 治理方案

5．2 治理方案的有限元分析

5．2．1 材料性质与参数

5．2．2 有限元法桩身内力计算

5．2．3 传统方法桩身内力计算

5．2．4 传统方法与有限元方法计算结果及对比

5．2．5 桩身强度设计

5．2．6 设计方案效果评价

5．3 有限元分析结果的启示

第六章 结论

6．1 结论

6．2 自己体会和今后进一步工作

致谢

参考文献