斜坡式防波堤稳定性的数值模拟研究

摘要

斜坡式防波堤是常用的防波堤结构型式，对于有抗震设防要求的斜坡式防波堤，斜坡式防波堤稳定性计算还有一系列问题值得探讨。本文作者基于Ashdod港口主防波堤延长段工程项目对斜坡式防波堤稳定性展开了一系列研究。利用有限元软件PLAXIS和常规软件Geo-slope进行对比计算，探究PLAXIS在工程应用中的优劣，此外从工程实践角度，研究探讨常用几种地基处理方式对斜坡式防波堤设计的影响，并对斜坡式防波堤进行了动力模块分析，更对斜坡式防波堤的稳定性影响因素进行了深度研究。
　　本文对国内外边坡抗震研究的相关资料进行了较为系统的整理，将边坡稳定性研究方法做了检索和阐述。针对斜坡式防波堤稳定性计算中的突出问题进行了研究。通过数值模拟得出，斜坡式防波堤一般是堤头贯通失稳，整体滑移，导致堤角处隆起从而破坏;本文得出土体强度，防波堤的尺度以及自然条件等对斜坡式防波堤的稳定性有着重大的影响，而高震区的防波堤设计需重视不同地基处理所带来的效果。
　　通过本文的研究，为今后斜坡式防波堤的工程计算和设计提供了参考和依据。

目录

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摘要

第一章绪论

1．1 课题来源

1．2 研究背景和意义

1．3 地震荷载作用下边坡稳定性的研究成果

1．3．1 国外边坡抗震研究的发展

1．3．2 中国边坡抗震研究的发展

1．3．3 边坡稳定性迫切需要解决的问题

1．4 地震荷载下边坡稳定性的研究方法

1．4．1 拟静力法

1．4．2 Newmark滑块分析法

1．4．3 数值模拟法

1．5 本文主要研究工作

第二章 斜坡式防波堤稳定性的理论研究

2．1 强度折减法的基本原理

2．2 边坡失稳判据的讨论

2．2．1 不收敛判据

2．2．2 突变性判据

2．2．3 塑性区贯通判据

2．2．4 小结

2．3 斜坡式防波堤的结构形式

2．3．1 抛石防波堤

2．3．2 砌石护面防波堤

2．3．3 人工块体防波堤

2．4 斜坡式防波堤的地震破坏方式

2．5 斜坡式防波堤在地震作用下的稳定性影响因素

2．5．1 地质背景的影响

2．5．2 地震力本身的影响

2．5．3 其它因素的影响

2．6 抗震设防

第三章 斜坡式防波堤稳定性数值模拟计算

3．1 PLAXIS简介

3．2 PLAXIS的理论基础

3．2．1 连续介质变形的基础方程

3．2．2 有限单元法

3．2．3 全局迭代过程

3．3 PLAXIS的本构模型

3．3．1 Mohr-Coulomb模型(MC)

3．3．2 Hardening-Soil模型(HS)

3．4 有限元模型的阻尼

3．5 PLAXIS的计算步骤

3．6 软件Geo-slope的介绍

3．7 算例模型的概述

3．8 基于软件PLAXIS的计算

3．8．1 计算模型的建立

3．8．2 网格生成

3．8．3 计算

3．8．4 计算结果分析

3．9 基于软件Geo-slope的计算

3．9．1 计算模型的建立

3．9．2 模型的求解

3．10 两个软件的理论和结果分析比较

第四章 斜坡式防波堤稳定性影响因素分析

4．1 地基内聚力c对斜坡式防波堤稳定性的影响

4．2 地基内摩擦角φ对斜坡式防波堤稳定性的影响

4．3 斜坡式防波堤坡高、坡比对斜坡式防波堤稳定性的影响

4．4 水深对斜坡式防波堤稳定性的影响

4．5 不同网格对静力工况下斜坡式防波堤稳定性的影响

4．6 堤心石泊松比v对力工况下斜坡式防波堤稳定性的影响

4．7 地基弹性模量E和泊松比v对静力工况下斜坡式防波堤稳定性的影响

4．8 剪胀角Ψ对斜坡式防波堤安全系数和强度参数敏感性的影响

4．9 基于PLAXIS动力模块的斜坡式防波堤地震工况研究

4．9．1 动力模型的建立

4．9．2 输入地震资料

4．9．3 地基液化的影响

4．9．4 阻尼的影响

第五章 Ashdod港口斜坡式防波堤工程稳定性计算

5．1 港口介绍

5．2 项目介绍

5．3 地质报告

5．4 地基处理方案

5．5 基于Geo-slope软件的方案比选

5．5．1 计算模型的建立

5．5．2 模型的求解

5．6 基于有限元计算软件PLAXIS的结果比较

5．6．1 基于软件PLAXIS的模型建立

5．6．2 计算

5．6．3 计算结果分析

5．6．4 两个软件的比较分析

结论与展望

参考文献

致谢

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