带岩桥岩质边坡塑性极限分析下限法研究

发布时间：2017-09-27 08:21

  本文关键词：带岩桥岩质边坡塑性极限分析下限法研究

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【摘要】：边坡稳定性分析是岩土工程重要的一个分支,随着我国经济高速发展,越来越多的交通运输工程、水利水电工程、能源工程等重要工程在中西南地区进行。在这些工程的建设过程中必然碰到大量的岩质边坡工程问题,边坡工程问题严重的影响着工程进度,也严重影响人民群众的生命财产和国家经济的发展,所以对边坡的稳定性研究格外重要。本课题来源于国家自然科学基金项目：层状岩质边坡倾倒破坏的塑性极限分析法研究(51564026)。本文以岩质边坡为研究对象,主要研究内容如下：(1)阐明了带岩桥岩质边坡稳定性的研究意义,详细的总结了边坡稳定性分析方法,介绍了塑性极限分析法国内外的发展及研究现状,还详细的介绍了目前岩桥破坏的研究现状。(2)介绍了塑性极限分析法的基本理论、极限状态,极限分析上、下限法的定理证明及其推论。(3)提出了一种新的边坡稳定性计算的条分法。以滑块为研究对象,以边坡的稳定安全系数作为目标函数,结合条块的平衡方程、条块底滑面的屈服条件、条间接触面的屈服条件等约束条件,建立边坡稳定性分析的非线性数学规划模型。然后用本文方法计算选取的土质边坡算例和三个多滑块岩质边坡算例的安全系数,并将计算的结果与刚体极限平衡法(GeoStudio)、有限差分法(FLAC3D)计算的结果进行对比分析。(4)提出了一种岩质边坡中岩桥破坏分析的塑性极限分析方法。介绍了岩桥力学性能和破坏机理,采用复合单元法模拟带岩桥的岩质边坡,采用块体单元模拟岩块,采用三角形单元离散岩桥。将极限分析下限法理论、岩块块体元离散技术、岩桥有限元离散技术以及非线性数学规划手段结合起来,建立边坡稳定的下限法数学规划模型。对两个岩质边坡算例进行分析,将其结果与其他方法的计算结果做了比较。(5)对本文主要内容进行总结和展望。
【关键词】：岩质边坡 岩桥 塑性极限分析 条分法 复合单元法
【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】：TU45
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 研究背景及研究意义12-13
• 1.2 岩质边坡稳定性分析方法13-16
• 1.2.1 极限平衡法13-14
• 1.2.2 数值分析方法14-16
• 1.3 塑性极限分析的发展及研究现状16-17
• 1.3.1 极限分析法国外的发展现状16
• 1.3.2 极限分析法国内的发展现状16-17
• 1.4 岩桥破坏发展现状17-18
• 1.5 本文研究内容18-20
• 第二章 塑性极限分析法的理论基础20-27
• 2.1 塑性极限分析基本理论20-22
• 2.1.1 理想塑性体假定20
• 2.1.2 屈服准则20-21
• 2.1.3 流动法则21
• 2.1.4 塑性最大功率原理21
• 2.1.5 虚功率方程及原理21-22
• 2.2 塑性极限状态22-23
• 2.2.1 极限状态的界定22
• 2.2.2 极限状态下的应力场的唯一性22-23
• 2.3 塑性极限分析上下限定理23-25
• 2.3.1 下限理论及证明23-24
• 2.3.2 上限理论及证明24-25
• 2.3.3 极限分析上下限定理推论25
• 2.4 塑性极限分析方法25-26
• 2.4.1 下限法25
• 2.4.2 上限法25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 基于非线性规划的边坡稳定性分析条分法研究27-58
• 3.1 边坡稳定性分析条分法概述27-29
• 3.2 边坡稳定性分析条分法计算原理29
• 3.3 建立求解边坡安全系数的条分法非线性数学规划模型29-31
• 3.3.1 确定边坡的计算参数29
• 3.3.2 非线性数学规划模型29-31
• 3.4 求解边坡最大安全系数的非线性数学规划模型31
• 3.5 非线性规划31
• 3.6 土质边坡算例31-38
• 3.7 多滑块岩质边坡算例一38-44
• 3.7.1 算例计算参数38
• 3.7.2 本文方法计算结果与分析38-40
• 3.7.3 有限差分法数值模拟计算40-42
• 3.7.4 刚体极限平衡法42-44
• 3.8 多滑块岩质边坡算例二44-49
• 3.8.1 岩质边坡算例二计算参数44
• 3.8.2 本文方法计算结果及分析44-46
• 3.8.3 有限差分法数值模拟计算46-48
• 3.8.4 刚体极限平衡法48-49
• 3.9 多滑块岩质边坡算例三49-56
• 3.9.1 岩质边坡算例计算参数49-50
• 3.9.2 下限法计算结果及分析50-52
• 3.9.3 有限差分法数值模拟计算52-54
• 3.9.4 刚体极限平衡法计算54-56
• 3.10 本章小结56-58
• 第四章 带岩桥岩质边坡塑性极限分析下限法58-85
• 4.1 引言58-59
• 4.2 带岩桥岩质边坡塑性极限分析下限法基本原理59-60
• 4.3 建立求解带岩桥岩质的下限法非线性数学规划模型60-67
• 4.3.1 目标函数61-62
• 4.3.2 岩块的块体单元的下限法约束方程62-63
• 4.3.3 岩桥连续体的有限元下限法约束方程63-65
• 4.3.4 岩块与岩桥交界面作用力连续的约束条件65-66
• 4.3.5 非线性数学规划模型66-67
• 4.4 非线性数学规划模型的求解67-68
• 4.5 带岩桥岩质边坡算例68-78
• 4.5.1 算例物理参数68-69
• 4.5.2 本文方法计算结果与解析解对比分析69-78
• 4.6 具有两组平行软弱结构面的带岩桥岩质边坡算例78-84
• 4.6.1 算例物理参数78-79
• 4.6.2 本文方法计算结果79-83
• 4.6.3 岩质边坡塑性区分布图83
• 4.6.4 本文方法计算结果与GEO-Studio对比分析83-84
• 4.7 本章小结84-85
• 第五章 结论与展望85-87
• 5.1 论文工作总结85-86
• 5.2 展望86-87
• 致谢87-88
• 参考文献88-93
• 附录：攻读硕士学位期间发表的论文及发明专利93

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本文编号：928617