基于可视化的铁路边坡稳定分析软件开发及应用

摘要

边坡土体的失稳现象是一种全球性的地质灾害，其与地震、火山爆发被共同被列为全球三大地质灾害。它会导致河道堵塞、交通中断、工程建设受阻等种种恶劣后果，也会对人民的生命财产安全带来严重的威胁。正是由于上述原因，边坡土体失稳和滑坡治理受到了愈来愈广泛的关注，边坡稳定分析具有十分重要的意义。
　　 本文遵循文献查阅—模型建立—软件开发(—)测试验算的技术路线开展研究。在综合考虑各种边坡稳定分析方法的基础上，使用计算机编程语言MicrosoftVisualC++编写了铁路边坡稳定分析软件，针对不同的边坡破坏模式采用对应的极限平衡分析方法计算边坡稳定安全系数，实现边坡土体物理几何模型和数学计算的建立。边坡滑面为直线型的计算模块可考虑多滑面和地震力作用情况，对边坡土体进行受力分析并列出平衡方程，最终得到一个与安全系数F有关的方程式Function(F)=0，对此非线性方程使用抛物线迭代法求解出边坡稳定的安全系数。对于滑面为圆弧的边坡土体，考虑多层土体和地震力作用等情况，采用网格法寻找临界滑动面;在边坡稳定分析极限平衡理论的基础上，使用工程实践中常用的瑞典条分法和简化Bishop法求得边坡稳定最小安全系数。本文对所编写软件进行了测试验算，并对其计算结果进行了分析。分析结果表明采用本文编制的软件计算的结果与常用计算方法所得结果相吻合，说明该计算软件具有一定的可靠性和实用性。
　　 与国内很多个人所开发的边坡稳定分析程序相比，本文所开发的计算软件运行界面友好，能对由多层土所构成的复杂边坡土体进行稳定分析计算，在VisualStudio开发平台下建立了可视化图形界面，实现了边坡模型的可视化输入和最危险滑面的实时动态显示。避免了一般边坡稳定分析计算程序在土坡边界条件和土体属性上所做的简化处理，能计算得到更为精确的计算结果。与大型商业软件相比，该计算软件适用于各种windows操作系统，且其操作简单、运行速度快，分析计算过程清楚明了。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 失稳机制研究现状

1．2．2 边坡稳定性评价研究现状

1．2．3 边坡稳定分析软件的研究现状

1．3 边坡稳定分析方法的发展趋势

1．3．1 基础理论的新突破

1．3．2 分析方法的新发展

1．4 本文的主要工作

第2章 边坡稳定极限平衡分析方法

2．1 极限平衡分析法

2．1．1 直线破裂面法

2．1．2 Fellenius法

2．1．3 Bishop法

2．1．4 简布法

2．1．5 不平衡推力传递法

2．1．6 Sarma法

2．1．7 楔形法

2．2 极限平衡法的优缺点

2．3 确定土坡计算模型

2．3．1 直线滑面的土坡

2．3．2 圆弧滑面的土坡

2．4 本章小结

第3章 边坡稳定软件系统设计与开发

3．1 开发语言简介

3．1．1 C++语言特点

3．1．2 C++编程开发环境

3．2 边坡稳定分析程序概要设计

3．3 边坡稳定分析程序流程

3．4 直线滑面土坡模块

3．5 圆弧滑面土坡模块

3．5．1 设置软件环境

3．5．2 建立土坡模型

3．5．3 地震力的考虑

3．5．4 设置圆心搜索区域

3．5．5 搜索半径范围

3．5．6 条分法计算安全系数

3．6 小结

第4章 边坡稳定分析系统实现与使用

4．1 计算程序特点

4．2 程序安装

4．3 程序运行界面

4．3．1 界面信息显示

4．3．2 菜单栏

4．4 小结

第5章 系统的测试与验算

5．1 软件程序考核

5．1．1 滑面为直线边坡算例

5．1．2 滑面为圆弧边坡算例

5．2 工程实例分析

5．2．1 工程概况

5．2．2 稳定分析计算

5．3 程序验证结论

5．4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及主要科研工作