预滑体滑动面计算机自动搜索与抗滑桩一体化设计

摘要

自然灾害不仅破坏人类的生存环境，也经常威胁着人类的生命财产安全，甚至带来巨大损失。滑坡是严重的自然灾害之一，并且在我国频繁发生，广泛分布。因此，关于治理滑坡的一体化分析设计程序的研究是非常有意义的。本论文的成果是预滑体滑动面计算机自动搜索与抗滑桩一体化设计程序，能够实现边坡危险滑动面的自动搜索，以及计算面的稳定性分析，进一步给出抗滑桩的内力计算结果，并把相应的内容输出为文档与设计图件。 学科计算机技术、理论与实验已构成今天每项学科的三大支柱<'[1]>。理论是学科发展的根本指导；实验，特别是可重复的实验是理论正确与否的根本验证，而计算机技术是理论走向应用的最基本途径。岩土工程数字化，即岩土工程虚拟设计系统(VDS)是近年刚提出来的一门新技术，它比其它岩土工程设计都具有更高的层次，它对岩土工程虚拟现实的参与以及岩土工程虚拟现实技术(Virtual Reality)的结合，已经产生出了巨大的成果，它也像其它虚拟技术一样是“21世纪可能使社会发生巨变的几大技术之一”<'[3]>，其研究应用水平将直接影响一个国家的国防、经济、科学与教育各个方面，甚至整个国家的综合国力。“落后是要挨打的”。本论文的数字化技术阐述的是我的导师丁伯阳教授关于利用现有计算机技术平台，以DB技术为基础，集成、创新、交互岩土工程设计软件，实现虚拟场地的工程设计一体化思路。为实现上述思路，本文在综合比较多种方法的优缺点的基础上，创新地提出了坡面网格全局搜索土坡临界滑动面方法。该方法是一种基于坡面网格的几何优化方法，能适用于复杂边坡的多模式搜索，其安全系数分析结果具有较好全局性和稳定性。程序使用者只要根据要求输入所需数据，就可以由程序自动确定土坡临界滑动面。对复杂土坡同时给出可能出现局部破坏时的滑动面及其安全系数，以便设计者或研究者根据实际情况做出更准确的判断和评价土坡的稳定性，并且可以计算己知滑动面或者有出露点的土坡安全系数。 对于抗滑桩计算，这里采用了传递系数法结合土压力法和简化Bishop法结合土位移法两种方法，并分别给出了桩顶自由、桩头不可转动和采用锚杆约束三种情况下的数值计算方法。 最后以杭金衢高速公路K103段某滑坡为工程实例，介绍了建模、计算、图件输出的全过程，并将结果与商用软件“理正”计算所得结果进行比较，验证了其正确性。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章绪论

1.1预滑体滑动面计算机自动搜索与抗滑桩一体化设计的意义与目的

1.2国内外研究现状

1.2.1滑坡研究现状

1.2.2滑动面搜索的研究现状

1.2.3抗滑桩的研究现状

1.2.4岩土工程软件的现状

1.2.5本课题的研究技术路线

第二章坡面网格全局分级搜索土坡临界滑动面

2.1临界滑动面搜索方法综述

2.1.1负梯度法

2.1.2 DFP法

2.1.3动态规划法

2.1.4蚁群算法

2.1.5瑞雷波法

2.2坡面网格全局搜索土坡临界滑动面法

2.2.1折线模式

2.2.2圆弧模式

2.2.3网格法全局搜索边坡危险滑动面优化方法

2.2.4算例

第三章抗滑桩的计算

3.1抗滑桩现有算法概述

3.1.1基于土压力的分析方法

3.1.2基于土体变形的分析方法

3.1.3有限元法

3.2弹性抗滑桩的深化研究

3.2.1利用Bishop法与土位移法的设计弹性抗滑桩

3.2.2利用剩余推力传递系数法与土压力法设计弹性抗滑桩

第四章软件主要技术的实现

4.1岩土工程数据库的实现

4.1.1工程数据库概述

4.1.2数据管理的层次

4.1.3概念模型与数据模型

4.2工程CAD技术的实现

4.2.1使用Microsoft Visual Studio.net底层开发CAD

4.2.2 AutoCAD DXF文件

4.3软件主体设计

4.3.1软件总体设计思路

4.3.2基本图形模型包实现

4.3.3模型与计算包实现

第五章工程实例——杭金衢高速公路K103段某滑坡滑动面搜索及抗滑桩设计

5.1工程简介

5.1.1工程概况

5.1.2边坡土体稳定性分析与评价

5.2算例程序处理结果

5.2.1坡面网格全局搜索土坡临界滑动面

5.2.2边坡稳定性分析与抗滑桩设计

5.3总体处理措施及施工工序

5.3.1截水沟设置

5.3.2坡面防护

5.3.3抗滑桩布置

5.3.4变形监测

第六章结论及展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文