基于Flac3D极限平衡法的边坡稳定性分析

发布时间：2017-09-03 05:29

  本文关键词：基于Flac3D极限平衡法的边坡稳定性分析

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【摘要】：我国是世界上最大的发展中国家,也是世界上拥有最大规模交通土建工程的国家坡。伴随着我国经济的发展和城市的建设,公路、铁路路网、建筑、厂区、水利设施的建设和施工也随之增多。近几年城市的不断扩张使得土地资源利用的紧张,许多工程不得不选择山区和地形地势起伏较大的丘陵地区进行建设和发展。山地和丘陵存在大量的边坡问题,对建设施工和人们的生活影响越来越近,出现的一系列失稳问题也更加频繁,边坡失稳所形成的滑坡、塌方、泥石流等灾害的影响和危害也愈加严重。鉴于边坡失稳所造成的灾害的严重性和广泛性,如何有效预防和评定边坡稳定性成为了目前工程界普遍的关注点和研究方向。有效的评定边坡的稳定性不仅能及早的预防灾害的发生,更能够评价边坡所在地区的是否能够发展和长期利用,达到对我国山区城市的道路和区域建设发展的预测和评价目的,具有重要的现实和发展意义。本文以云南省昆明市呈贡兴园路道路边坡发生滑坡破坏为依托,通过了解和收集道路边坡发生大规模破坏前的土体参数,分析和计算其稳定性与滑动趋势；而后根据可能引起滑坡的降雨条件情况,分析其实际大规模破坏的具体状况,得出其降雨后的稳定性,并以实际破坏情况印证分析的准确性。首先,在其发生滑大规模滑坡破坏前进行实地考察勘测和拍照,通过环刀取样采集各个边坡台阶和不同层次上的土样进行了土常规实验、直剪试验等来得出土体的物理力学参数。根据边坡的几何尺寸以及实验所得的土体物理力学参数,利用Flac3D软件建立边坡的模型,根据边坡的破坏趋势和模型尺寸设置初始条件并限定边界条件,然后基于Flac3D的强度折减的极限平衡法对边坡安全系数进行分析和求解,模拟边坡破坏的临界状态得出边坡破坏时的位移、应变、变形速率和最大不平衡力等,并根据所得的安全系数评定边坡的稳定性。利用Geo-studio软件模拟可能导致边坡破坏的降雨过程。根据实际的降雨量和降雨历时分析并通过安全系数得出边坡稳定性随降雨入渗程度的变化,并判定边坡最终是否会发生滑坡破坏。最后通过Flac3D的极限平衡法计算边坡安全系数和Geo-studio模拟降雨入渗情况的耦合作用下,得出了边坡失稳发生滑坡的过程和结论,验证了边坡为低稳定性边坡且在降雨作用下破坏的事实,并对破坏机理进行了阐述。
【关键词】：边坡稳定性 极限平衡法 Flac3D 降雨入渗 边坡安全系数
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU43
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 问题研究背景及意义12-14
• 1.1.1 边坡地质灾害概述12-14
• 1.1.2 边坡稳定性研究的意义14
• 1.2 传统边坡稳定性理论14-19
• 1.2.1 国内外研究现状14-16
• 1.2.2 边坡稳定性的数值分析16-18
• 1.2.3 边坡降雨入渗理论18-19
• 1.3 本文主要研究内容和技术路线19-22
• 第二章 边坡工程概况和土工试验22-32
• 2.1 边坡地理位置及概况22-26
• 2.2 土工试验和岩土体物理力学性质26-29
• 2.2.1 边坡土体取样26
• 2.2.2 土体的室内试验26-28
• 2.2.3 直剪试验28-29
• 2.3 岩土体物理力学性质29-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第三章 边坡稳定性分析方法32-66
• 3.1 边坡稳定性影响因素32-36
• 3.1.1 边坡岩土体的类型和性质32-33
• 3.1.2 边坡地质构造33-34
• 3.1.3 边坡地形地貌34-35
• 3.1.4 水文地质条件35
• 3.1.5 地震作用35
• 3.1.6 坡体植被覆盖35-36
• 3.1.7 人类活动36
• 3.1.8 气候条件36
• 3.2 传统定性分析法36-38
• 3.2.1 工程类比法37
• 3.2.2 自然历史成因分析法37
• 3.2.3 图解法37
• 3.2.4 赤平极射投影分析法37-38
• 3.3 定量分析法38-62
• 3.3.1 极限平衡法条分法38-44
• 3.3.1.1 极限平衡法的基本原理38-41
• 3.3.1.2 滑坡安全系数求解41-44
• 3.3.2 强度折减的极限平衡法44-46
• 3.3.3 简化的极限平衡法46-51
• 3.3.3.1 瑞典条分法46-47
• 3.3.3.2 毕肖普法47-48
• 3.3.3.3 Janbu法48-49
• 3.3.3.4 Sarma法49-50
• 3.3.3.5 滑楔法50-51
• 3.3.4 边坡岩土体构成与稳定性的关系51-54
• 3.3.4.1 岩质边坡51-52
• 3.3.4.2 土质边坡52-54
• 3.3.5 土质边坡的特点54-62
• 3.3.5.1 土坡边坡的稳定性分析54-58
• 3.3.5.2 土的抗剪强度测定方法58-60
• 3.3.5.3 土的抗剪强度理论60-62
• 3.4 降雨入渗对边坡稳定性影响62-65
• 3.5 本章小结65-66
• 第四章 模型建立与边坡稳定性分析66-96
• 4.1 分析软件简介66-68
• 4.1.1 Flac3D概况和功能66-67
• 4.1.2 Geo-studio功能和概况67-68
• 4.2 Flac3D边坡模型建立68-70
• 4.3 边坡安全系数计算求解过程70-83
• 4.3.1 位移云图分析71-78
• 4.3.2 应变云图分析78-82
• 4.3.3 边坡安全系数与滑动面分析82-83
• 4.4 边坡降雨入渗模拟和影响83-91
• 4.5 滑坡破坏情况及分析91-94
• 4.6 本章小结94-96
• 第五章 结论及建议96-98
• 致谢98-100
• 参考文献100-104
• 附录 攻读硕士期间发表的论文和参与项目104

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本文编号：783148