软土地基路堤变形和稳定性分析与预测

摘要

本文综述了国内外在软土地基路堤变形、路堤稳定性及相应的预测方法等方面的最新成果。在理论和方法上建立和完善了软土地基路堤变形和稳定性的分析、预测的理论与方法。其研究结果将对我国公路、铁路、水利、建筑、机场以及码头等软土地基路堤工程建设具有重要的参考价值与社会效益。本文围绕这一课题，主要完成了如下的研究工作： 在软土路基路堤变形研究方面，推导得出了Biot固结方程在土层顶面透水、底面不透水的有限厚地基，顶面透水的半无限地基，以及地基表面受集中荷载、均布荷载及随时间而变的荷载时的解析解。并据以对路基顶面受均布荷载作用下路基内部应力、孔隙水压力和地面沉降等随时间的变化规律进行了研究。文中还编制了Biot固结理论的有限元程序，并系统研究了填土宽度、高度、刚度以及路基土刚度等因素对路堤的变形和稳定性的影响。 在软土路基路堤稳定性研究方面，在分析总结前人研究成果基础上，提出了加筋路堤简化Bishop稳定系数公式，即采用圆弧内部稳定系数Kn、圆弧外部稳定系数Kw、以及整体稳定系数Kz分别表示三个不同的稳定状态，并将其中的最小值定为加筋路堤的稳定系数K。另外重点研究了加筋路堤稳定性分析的滑移线场解法，编制了滑移线法程序，并利用研究结果对一算例进行了验算，其结果能较好地模拟加筋路堤的破坏和相应的滑移面位置。 在软土地基路堤变形与稳定性预测方法研究方面，提出了遗传算法与模拟退火耦合的路堤变形与稳定性预测方法，并编制了反演分析程序，并提出以坡脚下路基内最大水平变形增量△δmax和路堤中心地面垂直变形增量△S比值作为路堤稳定控制标准。利用该研究成果对一算例进行变形和稳定性预测，反分析得到的土性参数的精度很高，预测的结果与现场观测情况吻合较好。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

主要参考文献

第二章软土地基路堤变形分析的解析法

2.1 引言

2.2 Biot固结方程

2.3路堤工程Biot固结方程的解析解

2.3.1微分方程组

2.3.2初始条件

2.3.3边界条件

2.3.4求解方法

2.3.5解的数学表达式

2.4解析解应用的研究

2.5本章小结

主要参考文献

第三章软土地基路堤变形分析的数值方法

3.1 Biot固结有限元分析的原理

3.1.1有限元离散方程

3.1.2本构模型

3.1.3弹塑性非线性问题的解法

3.1.4 Biot固结程序

3.2路堤变形影响因素的研究

3.3本章小结

主要参考文献

第四章软土地基路堤稳定性分析的方法研究

4.1土坡稳定性的极限分析法

4.2滑移线场理论

4.2.1平面应变问题应力场的滑移线方程

4.2.2特殊情况下的滑移线解

4.2.3滑移线场的数值解

4.2.4 Cauchy问题及其数值解

4.2.5滑移线场程序

4.3算例

4.4本章小结

主要参考文献

第五章软土地基路堤变形和稳定性的预测

5.1路堤变形和稳定性之间的相关性

5.2反分析方法的原理

5.3反分析中的优化方法

5.3.1遗传算法

5.3.2遗传算法与模拟退火的耦合及其算法

5.3.3遗传算法与模拟退火耦合优化方法程序流程

5.4路堤变形和稳定性预测的原理与步骤

5.5算例

5.6本章小结

主要参考文献

第六章结语

谢辞

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果