强透水砂卵石边坡三维有限元渗流稳定分析

摘要

边坡是指具有倾斜坡面的岩土体。土质边坡中的渗透破坏是非常复杂的一个问题,也是边坡破坏的主要形式之一,由于本文所研究的南水北调中线工程的重要性和地质条件的复杂性,所以研究渠道边坡的渗流情况,对于正确评价边坡的安全性、预测边坡渗透破坏发生的形式和具体位置、对边坡的稳定分析进行了科学的指导等,有重要的理论和实际意义。
　　本文以Seep3D研究软件和理正边坡稳定分析计算软件为平台,以南水北调中线漳古段SG6标段中的横断面图93+621标段为原型,建立了渠道边坡的三维有限元渗流模型,并对边坡的渗流进行了稳定分析。
　　本文的主要工作为:在查阅大量国内外资料的基础之上,对渗流的发展概况进行了总结,简单介绍了渗流的基本规律和基本概念,然后介绍了渗流的基本方程,分别是渗流的运动方程、连续性方程和基本微分方程,概述了边坡稳定分析中几种常用的方法,分别是瑞典条分法、简化Bishop方法、杨布条分法和不平衡推力法。在两种不同的地下水位情况下,建立了南水北调中线漳古段SG6标段的三维有限元渠道边坡的渗流模型,得到了边坡内部的渗透情况,得出了浸润线的精确坐标和曲线图,应用理正边坡稳定分析软件,采用简化Bishop方法,在渗流分析的基础上对边坡进行了稳定分析,计算出了边坡的抗滑稳定安全系数。通过和《堤防工程设计规范》所要求的抗滑稳定安全系数相比,得到的结论是,南水北调中线漳古段SG6标段边坡在施工期渠道边坡是安全的,并且利用Seep3D软件对边坡进行渗流分析是可行的。

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第1章 绪 论

1.1项目背景与必要性

1.2项目研究的目的和意义

1.3地下水渗流国内外现状、水平与发展趋势

1.4稳定分析国内外现状、水平与发展趋势

1.5渗流对边坡的作用途径

1.6本文研究的主要内容和技术路线图

1.7本章小结

第2章 渗流分析的基本规律和微分方程

2.1概述

2.2 渗流的基本概念

2.3 渗流的基本定律

2.4渗流的基本参数

2.5渗流的基本方程

2.6渗流的边界条件

2.7本章小结

第3章 边坡稳定分析

3.1概述

3.2无粘性土土坡稳定性分析

3.3边坡稳定的分析方法

3.4莫尔—库伦强度破坏准则

3.5本章小结

第4章 有限元在渗流问题上的求解

4.1有限单元法概述

4.2有限单元法求解的基本思想和步骤

4.3有限元控制方程—三维渗流稳定问题

4.4本章小结

第5章 Seep3D软件介绍和工程实例

5.1 关于软件Seep3D的介绍

5.2 Seep3D软件分析均匀土石坝渗流的程序

5.3本章小结

第6章 南水北调中线工程漳古段渗流计算

6.1工程总体概况

6.2气象水文资料

6.3工程地质资料

6.4渠道模型建立及其渗流计算计算结果

6.5本章小结

第7章 边坡稳定分析计算

7.1理正软件功能概述

7.2理正软件的主要界面

7.3计算参数的选定

7.4边坡稳定分析结果

7.5本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文