基于ABAQUS的滑坡稳定性分析及抗滑桩优化设计
发布时间：2017-09-27 21:37
本文关键词：基于ABAQUS的滑坡稳定性分析及抗滑桩优化设计
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【摘要】：受特殊地形地貌和地质环境的影响,我国滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害较为严重。抗滑桩作为治理滑坡的一种常用形式在实际工程中起到了至关重要的作用。本文对滑坡的类型、特点、稳定性计算方法、治理原则和措施、抗滑桩的设计理论以及设计要求进行了归纳。采用ABAQUS有限元法,通过滑坡等效塑性区贯通和特征点水平位移发生突变的联合判定准则确定其稳定安全系数,并进行了准则的合理性评价。同时,分析了多层土质滑坡的土体参数对其变形和安全系数的影响,并结合灰色系统理论对各影响因素进行了灰色关联度排序。总结了抗滑桩常见的破坏模式,并通过ABAQUS仿真搜索了某电站厂房滑坡的最危险滑动面具体位置。通过单排抗滑桩嵌入稳定土层深度、布桩位置、桩身直径、桩顶约束对抗滑桩治理滑坡效果进行了综合评价。此外,利用有限元法分析了双排桩排距变化对前后排桩受力、变形机理及滑坡稳定安全系数的影响,并运用上述仿真成果对汉中市勉县周家山镇滑坡进行了综合治理。得出主要成果如下：1)不同桩顶约束条件下,桩头自由时桩身的横向位移大于桩头铰接时和桩头固定时的横向位移；滑坡安全系数随桩顶约束增强而提高。2)合理布设单排抗滑桩位置为0.35≤k"f0.55时治理效果比较明显。滑坡安全系数先随桩径的增加而增加,最后趋于稳定；抗滑桩的最大弯矩发生在滑动面周围,而最大剪力发生在离滑动面一定距离的深部；抗滑桩嵌固入稳定土层深度为0.5-1.0倍覆盖层厚度时较合理。3)排距的变化仅对桩内力的大小产生影响,而不影响其分布形态。当双排桩的排距较小时,前排桩内力小于后排桩内力,且随着排距的增大,后排桩的内力逐渐减小,前排桩的内力逐渐增加,最终超越后排桩。
【关键词】：滑坡稳定性 灰色系统理论 抗滑桩 ABAQUS
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.22;TU473.1
【目录】：
- 摘要2-4
- Abstract4-9
- 1 绪论9-16
- 1.1 选题背景及意义9-10
- 1.2 滑坡的特点和类型10-12
- 1.2.1 滑坡的特点10-11
- 1.2.2 滑坡的分类11-12
- 1.3 滑坡稳定性评价方法概述12-13
- 1.3.1 滑坡稳定定性分析方法12
- 1.3.2 滑坡稳定定量分析方法12-13
- 1.4 滑坡治理的原则和措施13-14
- 1.4.1 滑坡治理的原则13
- 1.4.2 滑坡治理的措施13-14
- 1.5 本文主要研究内容及技术路线14-16
- 2 滑坡稳定计算理论及抗滑桩设计理论16-27
- 2.1 滑坡形成的条件16-17
- 2.1.1 滑坡体所处的地形地貌条件16
- 2.1.2 地质构造16-17
- 2.1.3 水文地质条件和地震作用17
- 2.2 滑坡稳定计算理论17-23
- 2.2.1 极限平衡法17-21
- 2.2.2 平面滑动法21-23
- 2.2.3 传递系数法23
- 2.2.4 有限元强度折减法23
- 2.3 灰色系统理论法分析滑坡稳定影响因素23
- 2.4 抗滑桩简介23-25
- 2.4.1 抗滑桩研究现状23-24
- 2.4.2 抗滑桩设计的要求24
- 2.4.3 抗滑桩设计理论简介24-25
- 2.5 本章小结25-27
- 3 ABAQUS有限元软件简介及在滑坡治理中的应用分析27-51
- 3.1 ABAQUS有限元软件简介27-28
- 3.2 岩土工程中常用的本构模型28-32
- 3.2.1 有限元模型理论28
- 3.2.2 弹性模型28-31
- 3.2.3 扩展的Drucker-prage模型31
- 3.2.4 ABAQUS关于桩-土接触分析31-32
- 3.3 滑坡稳定性的ABAQUS分析32-36
- 3.3.1 ABAQUS有限元强度折减法原理32-33
- 3.3.2 滑坡的有限元判定准则33-36
- 3.4 灰色关联度法分析影响滑坡稳定的主要因素36-50
- 3.4.1 影响滑坡稳定的单因素有限元分析36-46
- 3.4.2 灰色度理论系统及灰色关联分析的方法46-48
- 3.4.3 灰色关联分析的方法对多层土质滑坡稳定影响因素分析48-50
- 3.5 本章小结50-51
- 4 抗滑桩的有限元受力机理分析51-67
- 4.1 抗滑桩的常见类型51-52
- 4.1.1 抗滑桩的分类51
- 4.1.2 工程中常用的抗滑桩类型51-52
- 4.1.3 工程中常用的双排抗滑桩类型52
- 4.1.4 抗滑桩常见的破坏模式52
- 4.2 无支护状态下的滑坡有限元分析52-55
- 4.2.1 无支护状态下滑坡稳定系数的确定52-54
- 4.2.2 滑坡滑裂面精确位置的确定54-55
- 4.3 单排抗滑桩的有限元分析55-62
- 4.3.1 抗滑桩桩径改变的受力及变形机理55-58
- 4.3.2 抗滑桩嵌入稳定层深度的数值模拟分析58-59
- 4.3.3 抗滑桩布桩位置的数值模拟分析59-61
- 4.3.4 抗滑桩桩顶约束的数值模拟分析61-62
- 4.4 双排抗滑桩的有限元分析62-66
- 4.4.1 模型的建立与分析62-63
- 4.4.2 设桩位置的数值模拟分析63-66
- 4.5 本章小结66-67
- 5 汉中市勉县周家山镇滑坡抗滑桩计算分析67-78
- 5.1 工程概况67-69
- 5.1.1 滑坡地形地貌67-68
- 5.1.2 滑坡的物质组成68-69
- 5.2 滑坡的破坏方式、基本特征及关键影响因素69
- 5.3 地质灾害稳定性评价69-71
- 5.3.1 计算参数的选取及稳定性评价标准69-70
- 5.3.2 稳定性计算结果70-71
- 5.4 有限元模拟计算结果71-73
- 5.5 抗滑桩支护模拟73-77
- 5.6 本章小结77-78
- 6 结论与展望78-81
- 6.1 结论78-79
- 6.2 展望79-81
- 参考文献81-84
- 攻读硕士学位期间发表的论文84-85
- 致谢85-87
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本文编号：932043
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