土工三维网垫防护边坡整体稳定性分析

发布时间：2017-08-20 17:27

  本文关键词：土工三维网垫防护边坡整体稳定性分析

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【摘要】：步入21世纪以来,我国根据时代发展的需要开展了大量的基础设施建设,越来越多人工开挖的工程边坡代替原有的自然边坡被不断地应用在公路建设、水利工程、矿物开采以及地基处理等工程项目中。随着人们关于环境资源保护和可持续性发展这两个观念的不断深入,以浆砌石护坡为代表的传统护坡技术虽然在铺设初期有较好的防护效果,但鉴于其耐久性弱,生态效益差以及在施工时对周围环境的破坏严重,该传统护坡技术正被逐渐减小使用。相比于传统的灰色护坡技术,土工三维网垫植草生态护坡作为一种生态环保的绿色复合型生态护坡技术,凭借其施工方便、低成本、持久耐用等优点,目前也越来越多地被应用于工程建设中。土工三维网垫对边坡的加固作用主要分为两个阶段,即前期网垫的作用阶段和后期植草根茎的加固防护阶段。在边坡防护的后期,植草的根茎完全发育并开始发挥固土效果,最终发育完全的根、茎、叶对控制坡面径流的冲刷和抵抗来自雨水的冲击侵蚀有明显的作用。然而,在土工三维网垫植草防护技术的前期,由于植物的根茎尚未发育完全,防护作用主要依赖于覆盖在坡面表层的三维网垫。目前关于土工三维网垫的研究要集中在其对坡面表层的局部稳定性的研究已取得了巨大的进展,然而对防护边坡整体稳定性的影响作用尚未有一个明确的结论。因此,探究土工三维网垫能否提高边坡稳定性是目前亟需解决的问题。本文首先分别介绍了国内外关于土工三维网垫、边坡稳定性以及强度系数折减法的研究现状,然后根据三维网垫在边坡防护中的作用机理,以济青高速某路段的工程防护边坡为实际依托,基于强度系数折减法,利用有限元软件ABAQUS建立土工三维网垫防护边坡稳定性分析三维有限元模型,分析并得到不同降雨条件下含(不含)网垫边坡的安全系数、塑性分布情况、坡体内部位移分布情况,最后通过室内边坡稳定性模拟试验确定的边坡抬升的破坏角度,将室内模拟试验的结果与数值模拟分析得到的结论相比较以确定三维网垫对边坡整体稳定性的影响。
【关键词】：土工三维网垫 生态边坡 边坡稳定性 安全系数 流固耦合
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU43
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究意义及背景10-13
• 1.1.1 滑坡灾害及诱发因素10-11
• 1.1.2 防护边坡的加固措施11-12
• 1.1.3 三维网垫植草护坡技术的作用特点12-13
• 1.2 研究现状13-18
• 1.2.1 滑坡问题的研究现状13-14
• 1.2.2 土工三维网垫的研究现状14-15
• 1.2.3 土工三维网垫防护边坡稳定性的研究现状15-18
• 1.3 本文的主要工作18-20
• 第二章 三维网垫相关介绍及作用机理20-29
• 2.1 三维网垫的组成与分类20-23
• 2.2 土工三维网垫的主要设计指标23-24
• 2.2.1 土工三维网垫的抗拉强度23-24
• 2.2.2 土工三维网垫的厚度标准24
• 2.3 土工三维网垫的作用机理及应用24-29
• 2.3.1 三维网垫的作用机理24-26
• 2.3.2 三维网垫作用机理的应用26-29
• 第三章 数值模拟计算的基本理论29-42
• 3.1 土体本构模型的选取29-33
• 3.1.1 弹性土体模型的应力状态29-31
• 3.1.2 塑性模型的本构关系31-32
• 3.1.3 ABAQUS修改后的Mohr-Coulomb模型塑性势面32-33
• 3.2 强度系数折减法33-38
• 3.2.1 强度系数折减法的基本理论33-35
• 3.2.2 强度系数折减法的优点35-36
• 3.2.3 强度系数折减法的判断依据36-38
• 3.3 流固耦合理论38-42
• 3.3.1 降雨对土体的影响38-39
• 3.3.2 流固耦合的基本原理39-40
• 3.3.3 流固耦合在ABAQUS中的应用40-42
• 第四章 数值模拟有限元模型的建立42-55
• 4.1 工程实例概况42-43
• 4.2 计算模型尺寸设计43-44
• 4.3 数值计算模型的边界条件44-48
• 4.4 数值模拟的计算结果48-55
• 第五章 三维网垫边坡稳定性的模拟试验55-69
• 5.1 试验用土的物理性能测定试验55-60
• 5.2 边坡模型试验方案60-69
• 5.2.1 试验装置60-63
• 5.2.2 试验前的条件假设63
• 5.2.3 室内边坡稳定性的试验过程63-64
• 5.2.4 室内边坡稳定性的试验结果64-69
• 第六章 结论与展望69-71
• 参考文献71-77
• 致谢77-78
• 学位论文评阅答辩情况表78

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本文编号：707928