均质土坡稳定性解析计算分析及MATLAB程序优化

摘要

边坡稳定性分析问题一直是岩土工程关注的问题，由边坡失稳造成的灾害屡见不鲜，如何有效且快速的对边坡稳定性进行评价变得至关重要，尤其地震作用下的边坡稳定性问题变得更为复杂。本文在拟静力法的基础上，提出了两种地震作用下边坡稳定性解析算法，一种是将土体竖向条分，一种是将土体水平条分和斜条分。通过引入竖向中心角，建立了边坡安全系数关于竖向中心角的三角函数的解析表达式，并应用MATLAB编制了相关的优化程序。本文主要研究成果如下： 引入竖向中心角，建立了竖向条分和水平条分及斜条分的边坡安全系数关于竖向中心角的三角函数的解析表达式，该优化问题转变为多维非线性有约束优化问题，应用MATLAB编制了相关的优化程序，通过算例分析验证了解析算法以及优化程序的正确性；分析了屈服水平地震加速度系数kh.max随无量纲参数λc、边坡坡角θ以及内摩擦角φ的变化规律；分析了比例系数ξ、水平地震加速度系数kh对安全系数Fs、潜在滑动面以及Lc/H的影响，同时分析了地震放大效应对稳定性分析的影响，发现当kh（0.100.10）较大时，以Fs=1来评价边坡稳定性是不合理的。

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1. 绪论

1.1引言

1.2边坡稳定性常用分析方法

1.2.1 极限平衡法

1.2.2 数值计算方法

1.2.3 极限分析法

1.3 地震作用下边坡稳定性分析常用方法

1.3.1 拟静力法

1.3.2 滑块分析法

1.3.3 数值分析方法

1.4边坡可靠度常用分析方法

1.4.1 一次可靠度分析方法

1.4.2 JC法

1.4.3 响应面法

1.5 边坡稳定性优化方法

1.6 选题意义

1.7.1研究内容

1.7.2 技术路线

2. 竖直条分法的土坡稳定性解析计算

2.1 基本假定

2.2 安全系数解析计算

2.3 MATLAB程序优化

2.4 对比计算与分析

2.4.1 静力条件下的对比分析

2.4.2 动力条件下的对比分析

2.5 影响因素参数分析

2.6.1 边坡稳定性分析图表

2.6.2 算例分析

2.7 计算与分析

2.8 小结

3. 水平条分法的土坡稳定性解析计算

3.1 基本假定

3.2 条间力假定

3.3安全系数解析计算

3.4 MATLAB优化程序

3.5 算例对比分析

3.6.1 比例系数的影响

3.6.2 水平向加速度的影响

3.6.3 地震放大效应的影响

3.7 小结

4. 两种条分法对比分析与边坡可靠度解析计算

4.1 两种方法计算边坡稳定性的对比分析

4.2 边坡可靠度解析计算

4.2.1 边坡可靠度分析的意义

4.2.2 基本假定

4.2.3 边坡可靠度解析计算

4.3小结

5. 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献