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考虑流固耦合渗流作用的边坡稳定性分析

作　者: 肖秀丽
导　师: 王乘
学　校: 华中科技大学
专　业: 水利水电工程
关键词: 边坡蚁群优化算法有限元法 ADINA 强度折减法流固耦合渗流
分类号: TU43
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 200次
引　用: 1次
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内容摘要

水对许多工程存在破坏作用,对于存在地下水等渗流问题的边坡,是在渗流场与应力场的耦合作用下发生变形和失稳的,因此,分析时应考虑孔隙压力和应力的相互作用。本文从流固耦合渗流的理论出发,建立流固耦合渗流有限元模型,考虑应力与孔隙水压力的耦合作用对边坡稳定的影响,主要研究工作有以下几方面:(1)近几年发展起来的一种优化算法——蚁群优化算法,它具有全局搜索能力强、优化速度快等优点,本文首先基于蚁群优化算法原理,将有限元法与蚁群优化算法相结合,用FORTRAN语言编制程序,搜索任意非圆弧形滑动面,并通过典型标准算例来验证,说明该搜索程序是有效的。然后分别对均质边坡、非均质的含软弱夹层的边坡用该搜索程序和有限元强度折减法进行计算分析,两种方法能够互相弥补彼此的不足,其分析结果进一步说明了用该程序搜索边坡的非圆弧滑动面是可行的。(2)ADINA在渗流及流固耦合分析等方面具有强大的功能,本文从渗流的基本原理出发,基于ADINA-Thermal(温度场模块)和Seepage渗流模型进行渗流分析;对ADINA多孔介质模型的基本假设、方程等进行分析,尝试将ADINA-Thermal模块与ADINA-Structures模块相结合,建立有限元耦合模型,并介绍了流固耦合渗流分析的思路和步骤。(3)基于ADINA的有限元计算模型,对堤坝进行流固耦合渗流分析。并把该模型应用于Upper San Fernando土坝,对该坝在地震荷载作用下进行流固耦合渗流模拟,用蚁群优化算法程序对其进行坝坡稳定性分析,搜索在地震荷载作用中,可能的危险潜在滑动面,该算例考虑了渗流和地震这两种因素耦合作用下的坝坡稳定性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 概述  9
  1.2 边坡分析的主要方法  9-12
  1.3 流固耦合渗流研究  12-14
  1.4 本文的主要工作  14-16
2 有限元法与蚁群算法结合确定非圆弧滑动面位置  16-34
  2.1 蚁群优化算法  16-17
  2.2 有限元法与蚁群算法结合的非圆弧滑面搜索程序  17-29
  2.3 强度折减法与蚁群算法联合应用算例  29-33
  2.4 本章小结  33-34
3 基于ADINA 的边坡渗流分析  34-41
  3.1 渗流有关概念及基本方程  34-36
  3.2 利用ADINA-Thermal 模块进行渗流分析及算例  36-39
  3.3 本章小结  39-41
4 基于ADINA 的边坡流固耦合渗流分析  41-59
  4.1 多孔介质的性质及孔隙压力  41-45
  4.2 流固耦合渗流模型  45-49
  4.3 定解条件  49-50
  4.4 基于ADINA 多孔介质模型进行耦合分析  50-51
  4.5 算例与分析  51-57
  4.6 本章小结  57-59
5 Upper San Fernando 土坝流固耦合渗流模拟与稳定性分析  59-67
  5.1 概述  59-61
  5.2 分析步骤及结果  61-66
  5.3 本章小结  66-67
6 总结与展望  67-69
  6.1 论文总结  67-68
  6.2 研究展望  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-75

考虑流固耦合渗流作用的边坡稳定性分析

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