多元结构边坡抗剪强度参数协同反分析及稳定性研究

摘要

边坡岩土体抗剪强度参数是稳定性定量评价的重要参数，工程中常常出现ψ值相差仅1～2°，边坡稳定性出现急剧变化的情况。确保岩土体抗剪强度参数取值的准确性，是边坡稳定计算和工程设计的首要任务。本文利用协同优化层次性和并行性思想，针对边坡潜在滑动面未知，且潜在滑动面穿越多种待反演土体的多元结构边坡的土体抗剪强度参数反演问题，提出了协同反分析的新思路。依据某实际工程对边坡典型剖面内的抗剪强度参数在天然工况和暴雨工况下进行反分析研究。根据反演推荐抗剪强度参数，采用极限平衡法和有限元法两种方法分析了蓄水前后边坡稳定性，并对边坡加固措施的力学特性进行分析和评价，得出以下结论:
　　(1)天然工况和暴雨工况反分析得到的抗剪强度参数值极为相识，同时两种工况反演得到的抗剪强度参数值与地质推荐的土体抗剪强度参数值也基本一致，表明协同反分析的层次性和并行性思想在解决边坡土体与土体之间、计算剖面与剖面之间的相互影响以及抗剪强度参数反分析解的不唯一性等方面具有一定的成效，为多元结构的边坡抗剪强度参数的反分析提供了一条新的有效途径。
　　(2)边坡稳定分析结果表明:无论采用极限平衡法还是有限元法，水库蓄水均为影响边坡失稳的主要因素;水库蓄水后，边坡遭遇各种设计工况时，（如:水位骤降、设计暴雨以及设计地震工况），暴雨工况对稳定性产生的影响最大，边坡稳定性最低。因此当边坡在遭遇设计暴雨工况时，需特别加强对边坡稳定性的安全监测。
　　(3)预应力锚索力学特性分析结果表明:二维和三维数值分析中，预应力锚索的轴力大小和变化规律基本一致。暴雨工况下预应力锚索轴力增加幅度最大，部分预应力锚索出现不同程度的预应力松弛现象，总体而言预应力锚索基本都能正常发挥支护功。
　　(4)抗滑桩力学特性分析结果表明:抗滑桩内力和变形最大值分别出现在不同的设计工况，其中暴雨工况内力值最大，地震工况变形量最大;抗滑桩受力情况亦随空间位置的不同而不同，边坡中心剖面部位的抗滑桩受力最大，两侧抗滑桩内力相对较小。总体而言，边坡支护措施合理有效。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 边坡岩土体抗剪强度参数反演分析研究现状

1．2．2 边坡稳定分析国内外研究现状

1．3 主要研究内容及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究技术路线

第二章 反分析方法及稳定分析理论简介

2．1 引言

2．2 反演分析基本概念

2．3 反演分析基本方法

2．4 边坡稳定分析理论

2．5 边坡稳定分析方法

2．5．1 极限平衡分析方法简介

2．5．2 有限元法简介

第三章 边坡抗剪强度参数协同反分析

3．1 工程概况

3．1．1 工程地质

3．1．2 形成机制

3．2 协同反分析思想简介

3．2．1 协同优化基本原理

3．2．2 边坡协同反演优化模型

3．3 协同反分析方法

3．4 反分析状态的确定

3．5 反分析方案的拟定

3．6 抗剪强度参数协同反分析

3．6．1 暴雨反演状态下抗剪强度参数协同反分析

3．6．2 天然反演状态下抗剪强度参数协同反分析

3．6．3 抗剪强度参数综合反演分析

3．7 本章小结

第四章 基于协同反演参数的稳定性分析

4．1 数值建模

4．1．1 几何模型

4．1．2 力学模型

4．2 计算荷载

4．3 方案拟定

4．3．1 边坡开挖及加固方案

4．3．2 计算方案的拟定

4．4 边坡二维稳定性分析

4．4．1 极限平衡边坡稳定性分析

4．4．2 有限元边坡稳定性分析

4．5 边坡三维稳定性分析

4．6 本章小结

第五章 边坡加固措施力学特性分析

5．1 喷锚支护力学模型的基本特点

5．2 抗滑桩受力特点

5．3 预应力锚索受力分析

5．3．1 准三维模型下预应力锚索受力分析

5．3．2 三维模型下预应力锚索受力分析

5．4 抗滑桩内力及变形分析

5．4．1 准三维模型下抗滑桩内力及变形分析

5．4．2 三维模型下抗滑桩内力及变形分析

5．5 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

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