基于应变软化的滑坡三维稳定性分析与三维可视化建模

发布时间：2017-10-24 02:09

  本文关键词：基于应变软化的滑坡三维稳定性分析与三维可视化建模

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【摘要】：我国是一个滑坡问题突出的国家,每年由其带来的损失难以估量。以往用于滑坡稳定性分析的方法,基本上都是基于极限平衡理论的二维分析方法,并不考虑滑带土的应变软化特性和滑坡的空间效应。本文旨在寻找一种更加完备的滑坡稳定性分析方法。通过对滑带土剪切特性和滑坡三维稳定性分析方法的研究,本文主要成果如下:1、通过对条柱柱间力的假定,提出一种新型的基于极限平衡理论的滑坡三维稳定性分析方法;2、通过对几种剪切本构模型的详细研究,提出了一种可以考虑应变软化和残余强度影响的三段式剪切本构模型;3、将三段式剪切本构模型与本文基于极限平衡理论的三维分析方法相结合,推导了一种基于应变软化的滑坡三维稳定性分析方法,并确定了各条柱底部剪应变的分布;4、分别编制了不考虑和考虑应变软化的滑坡三维稳定性分析程序,通过经典算例的验证,表明本文所提出的不考虑应变软化的滑坡三维稳定性分析方法计算结果与三维严格极限平衡法相差较小,提出的考虑应变软化的滑坡三维稳定性分析方法计算结果比不考虑应变软化的滑坡三维稳定性分析方法下降10%~15%;5、利用sketchup等软件,结合地质勘察资料对张泽包滑坡进行三维可视化建模,得到了滑坡三维模型。创新点:1、提出一种新型的剪切本构模型(三段式剪切本构模型),用以描述滑带土的应变软化特性;2、通过条柱柱间力的假定,并结合极限平衡理论,推导出一种新型的基于极限平衡理论的滑坡三维稳定性分析方法;3、将三段式剪切本构模型与本文基于极限平衡理论的三维分析方法相结合,推导出一种可以考虑应变软化的滑坡三维稳定性分析方法;4、基于三段式剪切本构模型,确定了各条柱底部剪应变的分布。
【关键词】：应变软化 滑坡三维稳定性分析 三维可视化建模
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.22
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-15
• 主要符号15-16
• 1 绪论16-30
• 1.1 研究背景16-20
• 1.2 国内外研究现状20-26
• 1.2.1 滑坡稳定性分析研究20-21
• 1.2.2 滑带土剪切强度特性研究21-25
• 1.2.3 三维可视化建模技术25-26
• 1.3 本文主要研究内容与技术路线26-30
• 1.3.1 主要研究内容26-28
• 1.3.2 技术路线28-30
• 2 极限平衡法30-48
• 2.1 引言30
• 2.2 二维极限平衡法30-35
• 2.2.1 瑞典条分法（Fellenius法）30-32
• 2.2.2 简化毕肖普法（Bishop）32-34
• 2.2.3 不平衡推力法34-35
• 2.3 三维极限平衡法35-46
• 2.3.1 Bishop法（3D）37-39
• 2.3.2 Spencer法（3D）39-42
• 2.3.3 严格三维极限平衡方法42-46
• 2.4 本章小结46-48
• 3 软化本构模型与三维稳定性分析48-74
• 3.1 引言48
• 3.2 软化本构模型48-57
• 3.2.1 传统剪切本构模型49-50
• 3.2.2 直接跌落模型50-51
• 3.2.3 考虑软化阶段的剪切本构模型51-55
• 3.2.4 改进的剪切本构模型（三段式剪切本构模型）55-57
• 3.3 滑坡三维稳定性分析57-71
• 3.3.1 坐标系的建立与条柱受力示意图57
• 3.3.2 基本假定57-58
• 3.3.3 几何特征参数的求取58-59
• 3.3.4 理论推导（不考虑应变软化）59-63
• 3.3.5 理论推导（考虑应变软化）63-68
• 3.3.6 应变协调条件68-69
• 3.3.7 求解稳定系数Fs的具体步骤69-71
• 3.4 本章小结71-74
• 4 程序实现与经典算例验证74-114
• 4.1 引言74
• 4.2 MATLAB简介及其优势74-75
• 4.3 编程流程75-83
• 4.3.1 曲面的拟合75-76
• 4.3.2 变量与函数定义76-78
• 4.3.3 网格划分78-80
• 4.3.4 应变矩阵的构造80
• 4.3.5 稳定系数的精度控制80-81
• 4.3.6 数据可视化81-82
• 4.3.7 调试与优化82-83
• 4.4 经典算例验证83-111
• 4.4.1 算例一（不考虑应变软化）85-91
• 4.4.2 算例一（考虑应变软化）91-98
• 4.4.3 算例二（不考虑应变软化）98-103
• 4.4.4 算例二（考虑应变软化）103-111
• 4.5 本章小结111-114
• 5 实例计算114-156
• 5.1 引言114-115
• 5.2 工程概况115-118
• 5.2.1 地理交通位置115-116
• 5.2.2 勘察工作布置与滑坡平面特征116-117
• 5.2.3 滑坡物质构成与水文地质条件117-118
• 5.2.4 物理力学参数选取118
• 5.3 二维稳定性计算118-130
• 5.3.1 剖面与计算工况118
• 5.3.2 稳定性计算方法118-119
• 5.3.3 剖面示意图与稳定性计算119-130
• 5.4 三维稳定性计算130-147
• 5.4.1 地形空间曲面与画面空间曲面拟合130-136
• 5.4.2 网格划分与空间相对位置136-137
• 5.4.3 稳定系数计算137-142
• 5.4.4 二维与三维稳定性分析结果对比142-144
• 5.4.5 网格划分对计算结果的影响144-146
• 5.4.6 软化因子对计算结果的影响146-147
• 5.5 三维可视化建模147-153
• 5.5.1 数据准备147-150
• 5.5.2 等高线与曲面获取150-152
• 5.5.3 三维模型的组建与渲染152-153
• 5.6 本章小结153-156
• 6 主要结论与展望156-158
• 6.1 全文总结156
• 6.2 本文创新点156-157
• 6.3 今后研究展望157-158
• 致谢158-160
• 参考文献160-164
• 附录164

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