在地震荷载作用下三维边坡应变软化破坏机理及稳定性分析

发布时间：2017-04-06 12:08

  本文关键词：在地震荷载作用下三维边坡应变软化破坏机理及稳定性分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：边坡破坏机理是土木工程领域一个非常重要的研究课题。在传统边坡研究中多采用极限平衡法,由于复杂的地质构造和赋存条件,没有综合考虑边坡其实是一种渐进破坏过程。本文研究了三维边坡在地震荷载作用下的应变软化破坏机理和渐进破坏过程,因此论文选题具有重要的理论和实际意义,论文的主要研究成果如下:(1)在前人研究的基础上,本文提出了地震荷载作用下的三维剩余推力法,利用该方法分析了地震荷载作用下三维边坡的稳定性以及获得了边坡的稳定系数,并在此的基础上研究了地震参数(放大系数f、水平地震加速度系数k_h、水平地震加速度比垂直地震加速度之比k_h/k_v)、岩土参数(黏聚力c、内摩擦角φ)和边坡宽长比w/l对边坡稳定系数的影响规律。(2)滑带土的物理、力学特性决定了边坡的破坏形态及破坏原理,滑带土的应变软化是边坡产生渐进破坏的本质原因。根据应变软化模型,本文描述了在地震荷载作用下推移式滑坡变形原理、破坏类型及控制标准。基于边坡渐进破坏的应变软化模型,更由于边坡破坏实质是应变软化破坏的,本文提出3段式破坏机理:弹性阶段、应变软化阶段、残余应变阶段。通过对3阶段破坏的研究揭示了边坡渐进应变软化破坏的本质。(3)利用MATLAB编程软件编程了相关程序。利用该程序分别计算了在理想弹塑性模型和三段式应变软化模型下地震荷载作用的三维边坡的稳定系数,并进一步研究了地震参数、岩土参数和边坡宽长比对边坡稳定系数的影响规律。(4)结合512汶川地震典型推移式边坡的具体实例,分别利用考虑地震的传统不平衡推力法、地震荷载作用下三维剩余推力法、理想弹塑性模型方法和三段式应变软化模型方法计算了稳定系数,并对比研究了各个方法的计算结果,探究地震荷载作用下三维剩余推力法和三段式应变软化模型方法的合理性和现实适用性。在软件模拟方面本文利用成熟的有限差分法软件FLAC3D模拟分析了该边坡的变形和受力。最后结合现场勘查资料、FLAC3D模拟结果和上述方法作对比。研究结果表明:地震荷载作用下三维剩余推力法和三段式应变软化模型方法理论完善,计算结果合理。
【关键词】：地震荷载作用下三维剩余推力法 三维边坡渐进破坏 三段式应变软化模型 稳定性计算
【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】：TU43
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-13
• 主要符号13-14
• 1 绪论14-26
• 1.1 理论背景及研究意义14-17
• 1.1.1 理论背景14-15
• 1.1.2 研究意义15-17
• 1.2 国内外研究方法与现状17-21
• 1.2.1 边坡破坏机理研究与力学分析理论相结合18-19
• 1.2.2 边坡破坏数值研究方法与现状19-20
• 1.2.3 边坡破坏机理与预测预报理论相结合20-21
• 1.3 在地震荷载作用下三维边坡稳定性研究现状21-23
• 1.3.1 数值分析法21
• 1.3.2 Newmark方法21-22
• 1.3.3 概率分析法22
• 1.3.4 拟静力法22-23
• 1.3.5 试验法23
• 1.4 本文研究内容与方法23-26
• 1.4.1 本文研究内容与方法23-25
• 1.4.2 本文技术路线25-26
• 2 在地震动力作用下边坡稳定性的影响因素26-32
• 2.1 引言26
• 2.2 地震荷载作用下影响边坡稳定的因素26-27
• 2.2.1 岩土类型与性质26
• 2.2.2 岩体结构和地质构造26
• 2.2.3 地表水和地下水26-27
• 2.2.4 气温变化的影响27
• 2.2.5 时间因素和渐进破坏的影响27
• 2.2.6 地震断裂带27
• 2.2.7 地震的烈度27
• 2.2.8 震中距27
• 2.3 地震荷载作用下边坡的破坏类型27-31
• 2.3.1 滑动型滑坡28-29
• 2.3.2 滑动—流动型滑坡29-30
• 2.3.3 坠落—滑动型滑坡30
• 2.3.4 坠落—弹射—滑动型滑坡30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 3 地震荷载作用下的三维剩余推力法32-54
• 3.1 几何模型32-33
• 3.2 力学模型33-34
• 3.3 基本假定34
• 3.4 地震惯性力34-36
• 3.5 力学方程36-38
• 3.6 求解控制38-41
• 3.6.1 控制条件38
• 3.6.2 整体稳定系数的求解38-39
• 3.6.3 MATLAB程序实现39-41
• 3.7 算例分析41-51
• 3.7.1 基本模型41-42
• 3.7.2 简单算例42-51
• 3.8 本章小结51-54
• 4 三维推移式边坡在地震荷载作用下渐进破坏机理及稳定性分析54-86
• 4.1 前言54
• 4.2 三维推移式边坡在地震荷载作用下渐进破坏理论、破坏类型及控制标准54-56
• 4.2.1 三维推移式边坡渐进破坏理论54-55
• 4.2.2 三维推移式边坡渐进破坏类型55
• 4.2.3 三维推移式边坡渐进破坏控制标准55-56
• 4.3 三段式剪应力本构理论56-61
• 4.3.1 岩土体本身的应力应变关系56-58
• 4.3.2 符合岩土体力学特征的三段式岩土本构理论58-61
• 4.4 基于三段式本构关系在地震荷载作用下三维推移式边坡的破坏研究61-71
• 4.4.1 基本假定61-62
• 4.4.2 力学公式62-71
• 4.5 三段式剪应力本构模型破坏方式71-74
• 4.5.1 相连条块的应变关系71
• 4.5.2 整体稳定系数的求解（渐进破坏求解）71-73
• 4.5.3 MATLAB编程实现73
• 4.5.4 边坡稳定系数定义方法73-74
• 4.6 算例分析74-85
• 4.7 本章小结85-86
• 5 典型实例稳定性计算与分析86-106
• 5.1 前言86
• 5.2 边坡基本特征86-90
• 5.2.1 勘查区地形地貌、地质构造与地震86
• 5.2.2 边坡边界、形态与规模86-88
• 5.2.3 边坡物质组成及结构特征88-89
• 5.2.4 边坡岩土体力学参数89
• 5.2.5 边坡的变形和破坏特征89-90
• 5.3 不平衡推力法（传递系数法）90-94
• 5.4 边坡拟合曲面94-97
• 5.4.1 原始地面的拟合94-95
• 5.4.2 边坡滑面的拟合95-97
• 5.5 地震荷载作用下的三维剩余推力法97
• 5.6 基于三段式应变软化模型在地震荷载作用下边坡稳定性研究97-99
• 5.7 基于FLAC3D法的地震荷载作用下边坡稳定性分析99-104
• 5.7.1 FLAC3D的基本原理99-100
• 5.7.2 FLAC3D的动力分析原理100-103
• 5.7.3 王家坪滑坡FLAC3D动力分析103-104
• 5.8 本章小结104-106
• 6 结论与展望106-108
• 6.1 本文主要结论106-107
• 6.2 展望107-108
• 致谢108-110
• 参考文献110-114

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