土工格室防护边坡稳定性数值分析

摘要

随着社会经济的快速发展，我国进行了大量的公路建设，同时也产生大量的工程边坡，随着传统边坡防护技术耐久性差、生态效应不明显等缺点的逐步显现，土工格室防护边坡，这种可与植草相结合的复合型生态护坡技术，施工方便简单，维护成本低，具有较高的生态和经济效益，在边坡防护工程中得到越来越广泛的应用。
　　 然而土工格室应用于工程实际中之后，不断出现格室防护层剪切下滑和局部格室破坏，导致边坡防护工程失效造成不小的经济损失。因此，土工格室防护边坡的稳定性研究具有重大的理论和现实意义。
　　 本文以某公路工程边坡为实际依托，采用理论分析、数值模拟相结合的手段，对土工格室防护边坡的稳定性进行了深入研究。
　　 首先通过对土工格室性状和防护特点以及边坡破坏类型与破坏机理的分析，总结出土工格室提高边坡稳定性的防护机理，分析了植被与格室相结合对边坡稳定的增强作用。
　　 然后分析了有限元理论与强度折减理论并验证强度折减理论在ABAQUS有限元分析软件中的适用性。以工程实例为依托利用ABAQUS软件建立土工格室防护边坡稳定分析模型。在相同工况下，通过对土工格室防护边坡与无防护纯土边坡计算结果进行对比分析，明确了土工格室在降雨入渗情况下对边坡稳定的增强效果，并分析了土工格室在边坡防护中的应力分布特点，为今后的工程建设提出了建议。
　　 最后对铺设不同弹性模量土工格室的防护边坡进行数值模拟，通过对不同弹性模量土工格室作用下的边坡稳定计算结果进行分析，得出了土工格室材料的弹性模量对格室防护稳定性的影响规律，来完善土工格室防护边坡的理论体系，为今后的土工格室设计与制造提供一定的理论指导。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 生态护坡研究现状

1．2．2 土工格室的研究现状

1．2．3 边坡稳定研究现状

1．3 本文的主要研究内容

第二章 土工格室边坡防护机理

2．1 土工格室的工程性状

2．1．1 土工格室的质量标准

2．1．2 土工格室的物理性能

2．2 边坡破坏类型与破坏机理分析

2．2．1 降雨条件下的坡面雨水冲刷机理

2．2．2 边坡浅层坍塌破坏机理

2．2．3 坡体整体滑塌破坏机理

2．3 土工格室边坡防护的作用机理

2．3．1 土工格室与土体的相互作用分析

2．3．2 土工格室对边坡抗冲刷能力的增强作用

2．3．3 植被对边坡的防护

2．4 本章小结

第三章 土工格室防护边坡数值模拟基本原理

3．1 引言

3．2 有限元分析理论的基本原理

3．2．1 坡土应力状态

3．2．2 有限元的基本方程

3．3 本构模型

3．3．1 线弹性模型

3．3．2 弹塑性模型

3．4 强度折减法基本理论

3．4．1 强度折减法基本原理

3．4．2 破坏准则

3．4．3 强度折减有限元法的影响因素

3．5 本章小结

第四章 土工格室防护边坡稳定性数值模拟研究

4．1 降雨入渗诱发边坡失稳的机理分析

4．2 三维渗流的有限元分析原理

4．2．1 渗流的连续性方程

4．2．2 渗流的基本微分方程

4．2．3 ABAQUS有限元软件在边坡稳定分析方面的适用性

4．3 有限元模型的建立

4．3．1 工程实例

4．3．2 计算参数

4．3．3 网格划分

4．3．4 定义边界条件

4．3．5 初始应力的计算

4．3．6 强度折减在ABAQUS中的实现

4．4 计算结果分析

4．4．1 基于安全系数的对比分析

4．4．2 基于坡体位移的对比分析

4．4．3 基于塑性应变的对比分析

4．4．4 土工格室应力分布特点

4．4．5 格室材料弹性模量对防护效果的影响

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢