饱和土坡渗透—变形—稳定性耦合非线性有限元分析

摘要

Biot固结方程是进行有效应力分析最通用的方法,该文尝试将Biot固结理论引入有限元方程,采用非线性流固耦合的有限元有效应力方法来分析土坡的应力场和位移场分布.土的本构关系采用Duncan-Chang模型,方程组的解法中用点增量法,编制了流固耦合的边坡稳定分析程序（CFEASS）.根据有限元计算的应力结果可确定任意时刻的有效应力了孔隙压力并确定相应的临界滑动面和最小安全系数,从而确定终了时刻临界滑动面和最小安全系数.土坡稳定安全系数定义为滑动面上抗剪强度与实际剪应力之比;临界滑动面搜索采用了二分法和动态规划法两种方法.该文首先用CFEASS分析了一土层的应力场、孔压场和位移场,并与经典实例进行了比较,验证了程序的可靠性.然后分析了各种不同土坡的应力场和位移场变化.在考虑流固耦合有限元分析基础上的稳定分析方法,模拟了土体的应力-应变特性和土坡开挖过程,可以反映应力场、孔压场和安全系数的动态变化,确定长期安全系数.明显优于总应力分析方法.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2固结理论

1.3边坡稳定分析方法综述

1.4本文研究的内容和意义

参考文献

第二章流固耦合有限元分析方法与程序设计、验证

2.1概述

2.2流固耦合有限元法基本原理

2.3土体非线性有限元分析

2.4土体非线性分析中的几个问题

2.5程序的设计

2.6程序的验证

参考文献

第三章土坡稳定分析安全系数与临界滑动面技术

3.1概述

3.2安全系数的定义

3.3搜索临界滑动面的方法

3.4动态规划法原理

参考文献

第四章饱和开挖土坡渗流变形稳定性状的研究

4.1概述

4.2均质土坡性状研究

4.3均质土坡稳定安全系数的规律性探讨

4.4成层土土坡稳定分析

4.5上部砂层对土坡稳定的影响

4.6加载后土坡的稳定性分析

参考文献

第五章结论与建议

5.1初步结论

5.2进一步研究的方向

符号表

致谢