膨胀土边坡稳定计算模型研究

摘要

本文在膨胀土的性质方面进行了深入研究，提出了对膨胀土边坡进行稳定分析时需要考虑膨胀土的特殊性质这一观点。通过将膨胀土边坡的表层土体划分为不同区域，赋予不同区域以不同的土体强度参数，并将膨胀力作为面力引入到有限元计算中，以获得膨胀土边坡的稳定计算模型。
　　 笔者通过对大型有限元软件ABAQUS和强度折减法相关原理的研究，使得在有限元软件ABAQUS中利用强度折减法来分析膨胀土边坡的稳定问题得到实现。通过为具体实例中的膨胀土边坡建立有限元模型并进行计算，比较准确地模拟得到实际情况下膨胀土边坡的失稳情况和相应的土坡安全系数。
　　 本文计入坡率对膨胀土边坡稳定的影响，分别建立了1:2、1:2.5、1:3三种不同坡率情况下膨胀土边坡稳定分析的有限元计算模型。在不考虑膨胀土的性质，或只引入膨胀土区域分区、或只引入膨胀力、或同时引入两者，在这三种情况下对边坡稳定进行有限元模拟分析，从而得到膨胀土的性质在边坡变缓时对其稳定性的影响情况。文章还分别建立了不设置非膨胀土盖重层、设置1m厚非膨胀土盖重层、设置2m厚非膨胀土盖重层的有限有计算模型，通过比较分析计算结果，获得膨胀土边坡设置盖重层对边坡稳定的影响状况。
　　 通过对各种情况的计算分析，证实本文所采取的方法可行，模拟得到的边坡失稳情况符合实际，得到的稳定安全系数合理，对以后在这一领域的相关研究具有较高的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状进展及工程应用的难点

1.2.1 国内外研究的现状及进展

1.2.2 目前研究在工程应用中的难点

1.3 本文研究的主要内容

2 膨胀土性质及边坡失稳原因

2.1 膨胀土性质介绍

2.1.1 膨胀土的外部特征

2.1.2 膨胀土的胀缩性

2.1.3 膨胀土的固结性[19][21]-[26]

2.1.4 膨胀土的裂缝性[21]-[26]

2.2 膨胀土边坡失稳

2.2.1 膨胀土边坡失稳的特点[5][27]-[32]

2.2.2 膨胀土边坡失稳的原因分析[2][5][30]-[33]

2.3 本章小结

3 膨胀土边坡稳定分析模型

3.1 膨胀土边坡区域划分

3.1.1 区域划分的原因[2][19][32][34]-[37]

3.1.2 区域划分的依据

3.1.3 各个区域膨胀土参数的选取

3.2 膨胀力的选取

3.2.1 选取膨胀力的原因[58]-[44]

3.2.2 膨胀力选取的依据

3.3 本章小结

4 膨胀土边坡模型在ABAQUS中的实现

4.1 有限元ABAQUS的强度折减法

4.1.1 强度折减法的基本理论

4.1.2 有限元ABAQUS的介绍

4.2 膨胀土边坡模型的算例分析

4.2.1 膨胀土边坡算例建立

4.2.2 有限元计算结果对比分析

4.3 结论

5 膨胀土边坡稳定影响因素分析

5.1 坡率对膨胀土边坡稳定的影响

5.1.1 坡率为12.5的膨胀土边坡有限元计算分析

5.1.2 坡率为13的膨胀土边坡有限元计算分析

5.1.3 坡率对边坡稳定影响的计算结果比较

5.2 盖重层对膨胀土边坡稳定的影响

5.2.1 设置盖重层的原因

5.2.2 不同厚度盖重层的分析计算

5.2.3 不同厚度盖重层的计算结果比较分析

5.3 结论

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

个人简历、发表论文及参与科研

致谢