有限元强度折减法在公路边坡灾害治理中的应用研究

摘要

本文以大型通用有限元软件ANSYS为分析工具，研究了基于强度折减法的有限元数值模拟技术在公路边坡灾害治理工程中的应用。
　　 (1)文中首先分析了有限元法在边（滑）坡工程中应用研究的背景与意义，阐述了有限元法的发展历程和国内外的研究进展和现状，简要叙述了有限元极限分析法特别是强度折减法在岩土工程中应用的方法和原理；
　　 (2)然后结合—高速公路建设中的滑坡治理工程实例，详细分析了其工程地质条件，定性分析评价了滑坡产生和先期治理工程失败的原因：
　　 (3)在此基础上，将接触理论和模型引入到滑坡稳定性分析评价中。接触模型在模拟岩质边坡的结构面以及桩土相互作用方面应用得较多，但是在土坡中应用得相对较少，因此在有限元数值模拟中，使用有限元软件ANSYS中的接触对模型模拟了滑体与滑面的接触问题，以分析评价滑坡的稳定性情况。运用有限元强度折减法，分别计算了平常期和暴雨期这两种工况下路基开挖前后滑坡的稳定性系数，并将其与传递系数法和Sarma法计算的结果进行了对比，讨论了其计算结果的可靠性与准确性；
　　 (4)基于ANSYS软件的数值模拟结果，提出了滑坡失稳滑动的主要原因，评价了先期治理工程失败后滑坡的稳定性状况，判断了滑坡可能发生失稳破坏的新剪出口位置，与传统的力学方法判断得出的剪出口位置作了比较；
　　 (5)另外对后期治理工程中的削坡工程进行了数值模拟，评价了后期治理工程提高滑坡稳定性的作用，而且模拟预测了滑坡在暴雨条件下可能产生变形和破坏的趋势。
　　 最后总结归纳了基于强度折减法的有限元数值模拟技术在滑坡稳定性分析评价和治理工程中应用的优越性和存在的问题。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 传统分析方法

1.2.2 有限元数值分析法

1.3 本文主要研究内容

第2章 有限元法分析的基本原理

2.1 有限元法的基本理论

2.2 有限元强度折减法的原理

2.2.1 安全系数的定义

2.2.2 基本原理

2.2.3 边（滑）坡失稳的判据

2.2.4 有限元强度折减法的优越性

2.3 有限元分析软件ANSYS简介

2.3.1 软件功能简介

2.3.2 模块具体功能

第3章 公路边坡灾害治理工程实例

3.1 工程概况

3.2 工程地质条件

3.2.1 自然地理概况

3.2.2 区域地质构造

3.2.3 地形地貌特征

3.2.4 地层岩性

3.2.5 水文地质条件

3.3 滑坡特征

3.3.1 古滑坡范围及特征

3.3.2 北滑坡的范围及特征

3.3.3 滑动面的确定

3.3.4 北滑坡前缘剪出口的判定

3.4 滑坡成因机制分析

3.4.1 古滑坡成因机理分析

3.4.2 北滑坡变形原因分析

3.5 小结

第4章 有限元强度折减法在滑坡稳定性计算中的应用

4.1 滑坡稳定性总体分析

4.2 方法概述

4.3 数值模拟分析过程

4.3.1 模拟单元

4.3.2 计算参数

4.3.3 屈服准则

4.3.4 创建模型

4.3.5 计算求解

4.4 有限元强度折减法计算稳定性结果

4.4.1 路基开挖前

4.4.2 路基开挖后

4.5 其它方法计算稳定性

4.5.1 传递系数法

4.5.2 Sarma法

4.6 计算结果整理与比较

4.7 小结

第5章 有限元强度折减法在滑坡变形破坏机理分析中的应用

5.1 古滑坡复活的成因机制分析

5.1.1 分析理论和方法

5.1.2 路基开挖前滑坡变形位移情况

5.2 路基开挖后滑坡稳定性分析评价

5.3 滑坡剪出口位置的判断

5.3.1 力学判断方法

5.3.2 数值模拟判断方法

5.4 小结

第6章 有限元强度折减法在滑坡治理工程工后分析评价中的应用

6.1 北滑坡体治理工程措施概述

6.2 削坡与压脚工程设计

6.2.1 设计原则

6.2.2 设计方案

6.2.3 灵敏度分析

6.3 削坡治理后滑坡稳定性分析评价

6.3.1 平常期

6.3.2 暴雨期

6.4 小结

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

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