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反倾岩质边坡破坏机理研究

作　者: 左保成
导　师: 陈从新
学　校: 中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）
专　业: 岩土工程
关键词: 反倾边坡物理模型试验 Ansys有限元分析倾倒破坏叠合悬臂梁
分类号: TU457
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 429次
引　用: 6次
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内容摘要

反倾边坡是指具有反倾结构面(即边坡的倾向与结构面的倾向相反)的边坡。反倾结构面的存在及其特征对于边坡的变形和破坏方式及规模具有决定性的控制作用。以往边坡研究主要针对顺倾边坡,而对反倾边坡的岩移机理和滑坡模式研究较少。研究层状岩体结构反倾边坡的岩移机理并提出合理的计算分析方法已成为边坡设计和边坡稳定性评价的重要课题。室内物理模型试验方法是进行边坡稳定性和破坏机理研究的重要方法。本文通过室内物理模型试验方法,针对京珠高速公路粤境段某边坡原型进行了数组模型试验研究,通过对影响反倾岩质边坡稳定性的几个因素的试验研究,得到了反倾岩质边坡的反倾岩层层面强度、岩层厚度是影响边坡稳定性的重要因素,而反倾岩层的倾角对边坡稳定性影响不大的结论,为以后的工程设计与研究提供了依据。试验中发现边坡开挖结束至变形加速这段时间内,边坡变形基本上不发展,即边坡坡体表面及坡内各测点基本无位移。经过这段时间后,边坡变形开始加速,继续发展。这个时间长短根据边坡不同的结构特性而不同。同时通过与原型边坡的对比,证明了原型边坡按照倾倒破坏的模式对边坡进行加固是合理可行的,从而验证了设计的合理性。有限元分析方法可以处理复杂的边界条件以及材料的非均匀性和各向异性,还可以有效地模拟材料的非线性应力应变关系,得到围岩的整体应力场、位移场,从而得出围岩的可能破坏部位,可对围岩的力学特性有全面了解。本文通过有限元法研究了边坡原型的位移特征,并研究了岩层倾角对边坡变形的影响。通过与模型试验及边坡原型的比较,得出岩层的倾角对边坡变形影响不大的结论,并进一步证明原型加固设计的合理。

全文目录

独创性声明  4
关于论文使用授权的说明  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-15
  1.1 问题的提出  9-10
  1.2 边坡稳定性研究的历史、现状和发展趋势  10-12
  1.3 反倾边坡研究已有成果及存在的问题  12-13
  1.4 课题研究基本方案  13-15
第二章工程背景  15-22
  2.1 边坡原型概况  15
  2.2 边坡原型工程地质条件  15-20
  2.3 模型研究所选剖面的地质概况  20-22
第三章模拟试验的理论依据与模型试验设计  22-36
  3.1 模拟试验的理论依据  22-30
  3.2 模型试验设计  30-36
第四章相似材料的配比试验  36-44
  4.1 前言  36
  4.2 相似材料试验  36-39
  4.3 相似模块试验结果及分析  39-42
  4.4 相似材料配比、养护方式的选择  42-43
  4.5 本章小结  43-44
第五章模型试验过程、成果及分析  44-69
  5.1 试验一：原始边坡模型模拟试验  44-50
  5.2 试验二：岩层倾角对边坡的影响试验  50-54
  5.3 试验三：岩层厚度的影响模型试验  54-59
  5.4 试验四：层面强度的影响试验  59-63
  5.5 与边坡原型的比较  63-64
  5.6 试验成果分析  64-65
  5.7 “叠合悬臂梁”计算模型分析  65-68
  5.8 本章小结  68-69
第六章 ANSYS 模拟及对比分析  69-79
  6.1 ANSYS 程序概述  69-70
  6.2 有限单元法基础  70-73
  6.3 ANSYS 模拟计算  73-77
  6.4 数值模拟与模型试验及实际工程的比较  77-79
第七章结论与展望  79-81
参考文献  81-86

反倾岩质边坡破坏机理研究

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