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库岸堆积体边坡失稳机理及破坏模式的数值模拟研究

作　者: 陈锦璐
导　师: 王俊杰
学　校: 重庆交通大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 松散堆积体边坡数值模拟稳定性分析破坏模式非稳态渗流滑坡推力滑移宽度预测
分类号: TU43
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

库岸松散堆积体边坡的稳定问题是关系沿岸工程（如港口、码头工程等）安全的重要问题。本文在对岷江映秀至汶川段沿岸松散堆积体边坡进行现场调查的基础上，采用数值模拟方法，对库岸松散堆积体边坡的稳定性、失稳破坏模式及其影响因素等进行了研究，并探讨了松散堆积体边坡稳定性、滑坡推力及边坡滑移设计安全距离等的简化计算方法。具体研究内容和结论如下：（1）对映秀至汶川段岷江沿岸的松散堆积体进行了现场调研，通过激光测距仪、地质罗盘等工具对堆积体边坡的结构形态、岩层产状、天然休止角等进行了测量与分析，为后文堆积体边坡的数值建模提供了基础资料。从影响库岸堆积体边坡稳定的结构形态和材料参数出发，分别采用传统极限平衡法和有限元强度折减法进行了对比分析，并研究了岩土体密实度、含水率等参数变化对边坡稳定性的影响。（2）对深埋基岩堆积体边坡圆弧破坏模式的影响因素做了深入分析，发现坡体结构和岩土体参数对滑弧的位置深浅及形态均有较大影响。堆积体的几何形态、界面参数及下卧基岩界面倾角是控制浅埋基岩堆积体边坡破坏模式的主要影响因素，并对发生内部圆弧破坏和沿基岩界面滑移破坏的临界条件进行了分析总结。（3）基于饱和－非饱和土渗流理论，研究了库水位变化和降雨条件下堆积体边坡非稳态非饱和渗流场的变化，详细探讨了超孔压对边坡稳定的影响，并通过算例对比分析了不同降雨强度和降雨历时下堆积体边坡稳定性。（4）在数值模拟的基础上，对堆积体边坡的稳定性分析、滑坡推力计算以及边坡滑移设计安全距离问题提出了相应的简化计算方法，为实际工程设计和评价提供了参考依据。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-20
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-18
    1.2.1 力学试验研究  10-14
    1.2.2 数值模拟研究  14-15
    1.2.3 边坡破坏模式研究现状  15-18
  1.3 主要研究内容  18
  1.4 研究思路及技术路线  18-20
第二章库岸松散堆积体现场调查研究  20-28
  2.1 概述  20-22
    2.1.1 研究区工程地质条件  21
    2.1.2 研究区的水文条件  21-22
  2.2 勘测方法简介  22
  2.3 勘测资料整理及分析  22-25
  2.4 松散堆积体失稳的潜在诱因  25-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章库岸堆积体边坡的数值模拟方法研究  28-41
  3.1 边坡稳定计算方法  28-31
    3.1.1 极限平衡法  28-29
    3.1.2 有限元强度折减法  29-31
  3.2 有限元软件的选取  31-32
  3.3 有限元模拟方法及精度分析  32-39
    3.3.1 接触非线性研究  32-34
    3.3.2 不同材料单元类型的选取  34
    3.3.3 不同材料本构关系的讨论  34-35
    3.3.4 边界范围与网格疏密度讨论  35-38
    3.3.5 非稳态渗流条件下初始条件及边界条件处理  38-39
  3.4 本章小结  39-41
第四章库岸堆积体边坡的稳定性及其影响因素研究  41-59
  4.1 基于极限平衡法的研究  41-45
    4.1.1 简单边坡稳定性影响因素分析  41-43
    4.1.2 阶梯型边坡稳定性影响因素分析  43-45
  4.2 基于有限元强度折减法的研究  45-58
    4.2.1 岩土体参数对边坡稳定性的影响  46-47
    4.2.2 边坡几何形态对其稳定性的影响  47-51
    4.2.3 含水率对边坡稳定性的影响  51-56
    4.2.4 密实度对边坡稳定性的影响  56-58
  4.3 本章小结  58-59
第五章库岸堆积体边坡破坏模式及其影响因素研究  59-84
  5.1 深埋基岩堆积体边坡破坏模式分析  59-70
    5.1.1 抗剪强度参数对滑裂面位置的影响  59-62
    5.1.2 边坡几何形态对滑裂面位置的影响  62-70
  5.2 浅埋基岩堆积体边坡破坏模式研究  70-82
    5.2.1 基岩界面简化计算  70-71
    5.2.2 数值建模与方案设计  71-73
    5.2.3 直线型基岩面边坡破坏模式分析  73-77
    5.2.4 上陡下缓型基岩面边坡破坏模式分析  77-80
    5.2.5 坡体结构对边坡破坏模式的影响  80-82
  5.3 本章小结  82-84
第六章降雨条件下堆积体边坡稳定性研究  84-103
  6.1 非饱和非稳定边坡稳定有限元分析  84-87
    6.1.1 饱和－非饱和渗流控制方程  84-85
    6.1.2 有限元求解过程  85-86
    6.1.3 非饱和非稳定强度折减有限元法分析  86-87
  6.2 库水位变动下边坡稳定数值模拟分析  87-95
    6.2.1 饱和-非饱和区地下水渗流计算方法  87-88
    6.2.2 模型建立及材料参数选取  88-89
    6.2.3 堆积体边坡稳定影响因素分析  89-95
  6.3 降雨条件下边坡稳定数值模拟分析  95-101
    6.3.1 模型建立  95-96
    6.3.2 设计工况及参数选取  96-98
    6.3.3 降雨条件下边坡稳定影响因素分析  98-101
  6.4 本章小结  101-103
第七章堆积体边坡稳定性的简化计算方法研究  103-126
  7.1 滑坡推力计算方法研究  103-114
    7.1.1 传统计算方法研究  103-108
    7.1.2 有限元数值计算方法研究  108-114
  7.2 阶梯型边坡稳定性的简化计算  114-117
    7.2.1 简化计算方法  115
    7.2.2 对比验算分析  115-117
  7.3 堆积体边坡滑移设计安全距离估算  117-125
    7.3.1 滑移宽度预测简化模型  118
    7.3.2 滑移宽度计算思路  118-119
    7.3.3 公路边坡设计安全距离的影响因素分析  119-124
    7.3.4 边坡滑移设计安全距离估算公式  124-125
  7.4 本章小结  125-126
第八章总结与展望  126-128
  8.1 全文总结  126-127
  8.2 研究展望  127-128
致谢  128-129
参考文献  129-136
在学期间发表的论著及取得的科研成果  136-137
附录  137-139

库岸堆积体边坡失稳机理及破坏模式的数值模拟研究

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