冻融对边坡稳定性影响的数值模拟研究
发布时间：2021-06-29 21:30
目前,我国建筑业的发展比较迅猛,特别是国家响应振兴东北战略后,季节性冻土地区的公路、铁路以及基础设施建设更加蓬勃发展。但是,伴随而来的冻融灾害也随之增多。由于季节性冻土其自身的复杂性,造成边坡在冻融条件下导致的滑坡在各种灾害中占有很大比重。迄今为止,关于寒区土体的研究资料非常少,工程实践也多于理论探讨,因此对于季节性冻土地区的边坡在冻结和融化过程中的稳定性等问题亟需科研攻关和实验研究。本文首先利用极限平衡法对融化边坡的安全系数公式进行推导,再通过强度折减的有限单元法对某路堑边坡进行数值模拟,将模拟出来的塑性区贯通作为边坡失去稳定性的判定依据,然后将此时得到的安全系数与极限平衡法推导得到的结果形成对比分析,验证了通过强度折减的有限单元法来分析边坡稳定性这种方法是完全适用的。在可行的条件下,对季节性冻土地区的边坡土体进行三维模拟来探讨其在冻融条件下的稳定性。同时,在不改变力学参数等情况下在坡体内加入抗滑桩,利用Mohr-Columb强度理论和强度折减法研究桩径、桩长、桩体布置位置以及桩顶约束情况对边坡的整体稳定性影响等。得到如下主要研究成果:（1）通过极限平衡法推导出了关于土质边坡在融化时...
【文章来源】：沈阳建筑大学辽宁省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１实际滑坡图??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｃｔｕａｌ?ｌａｎｄｓｌｉｄｅ??
２极限平衡法分析边坡的稳定性?硕士研宄生学位论文??图２．１实际滑坡图??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｃｔｕａｌ?ｌａｎｄｓｌｉｄｅ??２．３．２极限平衡法稳定系数的推导过程??以坡体单位厚度的平行四边形ａｂｅｄ为一个土单元，边坡岩土体的安全系数，即此??坡体的稳定性。在冻结层内边坡土体慢慢融化，融化深度达到ｈ，此时对应的土层高度??为ｍｈ（ｍ为浸水比，且０＜ｍ＜ｌ，土条宽度为１，坡度大小为（３。下面界限是冻融层界面，??ａｃ和ｂｄ上面的力大小相等、方向相反，在这里可以不考虑。详细如图２．２所示：??，＾??．?冻融界面??图２．２边坡模型示意图??Ｆｉｇ．２．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｌｏｐｅ?ｍｏｄｅｌ??如图２．２所示，计算可得到土条的重量Ｗ为：??Ｗ?＝?ｍｈ?ｘ?１?ｘ?１?ｘ?ｒｓａｔ?＋?（ｈ?—?ｍｈ）?ｘ?１?ｘ?１?ｘ?ｒ＝ｈ［（ｌ?－?ｍ）ｒ?＋?ｒｎｒｓａｔ］?（２．３）??１２??
数，即随着浸水比ｍ的逐渐??Ｙｓａｔ??增大，安全系数逐渐减校??从（２．１７）中我们可以看出，假设（１?了）ｙ＋、ｍ（ｙｓａｔ－）Ｖ－）－－Ｋ，则（２．１７）可表示为：??（ｌ－ｍ）ｙ＋ｍｙｓａｔ??＝Ｋｔａｎ＾?（２．１９）??ｂ?ｔａｎｙ？??－？－１０。??８?１５３??Ｌ－＾?２０１??－＊ｒ－?２５－??—？—３０’??ｉ?ｉ?１?ｉ?１?ｉ?１?ｉ?１?ｉ?？??０?２０?４０?６０?８０?１００??坡度ｐｃ）??图２．３边坡安全系数变化图??Ｆｉｇ．２．３?Ｃｈａｎｇ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｌｏｐｅ?ｓａｆｅｔｙ?ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ??在土体的坡度／Ｊ相同、其余各种影响因素均不变的条件下，随着有效内摩擦角Ｖ的??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于M-P法的抗滑桩支护边坡稳定性分析[J]. 梁冠亭,陈昌富,朱剑锋,肖淑君. 岩土力学. 2015(02)
[2]边坡稳定分析及抗滑桩加固效果的数值模拟[J]. 曹文轩,张杰. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2015(01)
[3]考虑竖向摩阻力的抗滑桩嵌固段内力计算[J]. 雷国平,唐辉明,程昊,王君鹭,宋德文. 岩土力学. 2014(08)
[4]抗滑桩变形监测及位移确定研究[J]. 刘永莉,孙红月. 岩石力学与工程学报. 2013(10)
[5]松散体滑坡抗滑桩加固的土拱效应分析[J]. 詹永祥,姚海林,董启朋,王家强,贺东平. 上海交通大学学报. 2013(09)
[6]边坡抗滑桩设计计算的三维有限元法[J]. 戴自航,徐祥. 岩石力学与工程学报. 2012(12)
[7]抗滑桩加固边坡三维数值分析中的几个问题[J]. 年廷凯,徐海洋,刘红帅. 岩土力学. 2012(08)
[8]基于强度折减法的土钉支护结构稳定性分析[J]. 古海东,杨敏. 同济大学学报(自然科学版). 2012(07)
[9]滑坡推力在悬臂式双排抗滑桩上的分配[J]. 申永江,孙红月,尚岳全,黄立,严克伍. 岩石力学与工程学报. 2012(S1)
[10]基于颗粒流的抗滑桩土拱效应研究[J]. 向先超,张华,蒋国盛,涂鹏飞. 岩土工程学报. 2011(03)
博士论文
[1]抗滑桩桩间拱效应与桩板土压力研究[D]. 黄治云.重庆大学 2014
[2]青藏高原多年冻土区斜坡稳定性研究[D]. 靳德武.长安大学 2004
硕士论文
[1]边坡稳定及抗滑桩加固分析研究[D]. 田汉儒.长安大学 2013
[2]边坡稳定性弹塑性大变形有限元分析[D]. 杨有贞.宁夏大学 2004
本文编号：3257195
【文章来源】：沈阳建筑大学辽宁省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１实际滑坡图??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｃｔｕａｌ?ｌａｎｄｓｌｉｄｅ??
２极限平衡法分析边坡的稳定性?硕士研宄生学位论文??图２．１实际滑坡图??Ｆｉｇ．２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｃｔｕａｌ?ｌａｎｄｓｌｉｄｅ??２．３．２极限平衡法稳定系数的推导过程??以坡体单位厚度的平行四边形ａｂｅｄ为一个土单元，边坡岩土体的安全系数，即此??坡体的稳定性。在冻结层内边坡土体慢慢融化，融化深度达到ｈ，此时对应的土层高度??为ｍｈ（ｍ为浸水比，且０＜ｍ＜ｌ，土条宽度为１，坡度大小为（３。下面界限是冻融层界面，??ａｃ和ｂｄ上面的力大小相等、方向相反，在这里可以不考虑。详细如图２．２所示：??，＾??．?冻融界面??图２．２边坡模型示意图??Ｆｉｇ．２．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｌｏｐｅ?ｍｏｄｅｌ??如图２．２所示，计算可得到土条的重量Ｗ为：??Ｗ?＝?ｍｈ?ｘ?１?ｘ?１?ｘ?ｒｓａｔ?＋?（ｈ?—?ｍｈ）?ｘ?１?ｘ?１?ｘ?ｒ＝ｈ［（ｌ?－?ｍ）ｒ?＋?ｒｎｒｓａｔ］?（２．３）??１２??
数，即随着浸水比ｍ的逐渐??Ｙｓａｔ??增大，安全系数逐渐减校??从（２．１７）中我们可以看出，假设（１?了）ｙ＋、ｍ（ｙｓａｔ－）Ｖ－）－－Ｋ，则（２．１７）可表示为：??（ｌ－ｍ）ｙ＋ｍｙｓａｔ??＝Ｋｔａｎ＾?（２．１９）??ｂ?ｔａｎｙ？??－？－１０。??８?１５３??Ｌ－＾?２０１??－＊ｒ－?２５－??—？—３０’??ｉ?ｉ?１?ｉ?１?ｉ?１?ｉ?１?ｉ?？??０?２０?４０?６０?８０?１００??坡度ｐｃ）??图２．３边坡安全系数变化图??Ｆｉｇ．２．３?Ｃｈａｎｇ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｌｏｐｅ?ｓａｆｅｔｙ?ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ??在土体的坡度／Ｊ相同、其余各种影响因素均不变的条件下，随着有效内摩擦角Ｖ的??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于M-P法的抗滑桩支护边坡稳定性分析[J]. 梁冠亭,陈昌富,朱剑锋,肖淑君. 岩土力学. 2015(02)
[2]边坡稳定分析及抗滑桩加固效果的数值模拟[J]. 曹文轩,张杰. 佳木斯大学学报(自然科学版). 2015(01)
[3]考虑竖向摩阻力的抗滑桩嵌固段内力计算[J]. 雷国平,唐辉明,程昊,王君鹭,宋德文. 岩土力学. 2014(08)
[4]抗滑桩变形监测及位移确定研究[J]. 刘永莉,孙红月. 岩石力学与工程学报. 2013(10)
[5]松散体滑坡抗滑桩加固的土拱效应分析[J]. 詹永祥,姚海林,董启朋,王家强,贺东平. 上海交通大学学报. 2013(09)
[6]边坡抗滑桩设计计算的三维有限元法[J]. 戴自航,徐祥. 岩石力学与工程学报. 2012(12)
[7]抗滑桩加固边坡三维数值分析中的几个问题[J]. 年廷凯,徐海洋,刘红帅. 岩土力学. 2012(08)
[8]基于强度折减法的土钉支护结构稳定性分析[J]. 古海东,杨敏. 同济大学学报(自然科学版). 2012(07)
[9]滑坡推力在悬臂式双排抗滑桩上的分配[J]. 申永江,孙红月,尚岳全,黄立,严克伍. 岩石力学与工程学报. 2012(S1)
[10]基于颗粒流的抗滑桩土拱效应研究[J]. 向先超,张华,蒋国盛,涂鹏飞. 岩土工程学报. 2011(03)
博士论文
[1]抗滑桩桩间拱效应与桩板土压力研究[D]. 黄治云.重庆大学 2014
[2]青藏高原多年冻土区斜坡稳定性研究[D]. 靳德武.长安大学 2004
硕士论文
[1]边坡稳定及抗滑桩加固分析研究[D]. 田汉儒.长安大学 2013
[2]边坡稳定性弹塑性大变形有限元分析[D]. 杨有贞.宁夏大学 2004
本文编号：3257195
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