基于有限差分强度折减法及其改进折减法的对比研究

摘要

关于边坡的稳定性研究一直以来都是工程领域的热点问题，而我国工程建设迅猛发展、地形地质情况复杂，此问题变得尤为突出。从事边坡研究的工作者很多，但由于涉及到岩土类问题的研究本身就有其复杂性，加之边坡体的不规则外形以及易受到来自外界的干扰，致使边坡稳定的研究一直比较缓慢。而随着工程开展速度的不断提高，相关的理论研究已经落后于工程实际。
　　由于计算机具有强大的数据处理能力，越来越多的学者开始将边坡稳定的研究理论与计算机技术相结合，用来对边坡体的破坏情况进行模拟。现今的数值计算软件，其边坡理论主要是基于强度折减法来进行仿真计算。传统的强度折减法对于整个边坡的土体抗剪参数（c粘聚力、ψ内摩擦角），采用同一个折减系数F进行强度折减。而实际工程中，当边坡体发生破坏时，滑坡面上下的岩土体其对边坡滑动的抵抗能力所发挥的程度必然是不同的，所以对于滑坡面以上的滑体、滑坡面下的滑床，二者应该有各自的折减系数F1、F2。正是鉴于此，本文拟利用FLAC3D软件对边坡问题进行分析，进而提出改进的强度折减法。由于此方法处于起步阶段，从计算效率的角度考虑，本改进的强度折减方法更适用于，潜在滑坡面已知的边坡体。本文的主要研究过程如下:
　　一、对FLAC3D有限差分数值计算软件以及强度折减法进行了简单介绍。通过自编的强度折减方法，选取安全系数大于1以及安全系数小于1的理想边坡进行分析研究。对于一个边坡体分别对其滑体、滑床进行单独折减，通过对比分析提出改进的强度折减方法。
　　二、本文对提出的改进强度折减法的可靠性进行了研究分析。以传统的强度折减法的结果为基准，通过改变影响边坡体稳定性的两个主要参数粘聚力c、摩擦角ψ的值，来讨论改进的强度折减法是否能够稳定的对边坡体进行评价。并得到了以下几个结论:1、粘聚力和摩擦角对边坡的稳定性影响较大;2、改进的强度折减法得到的综合安全系数与传统强度折减法得到的结果的最大偏差小于5％，即可认为运用该改进的强度折减法进行边坡稳定性分析是正确的;3、对于自然状态下可以稳定的边坡体，传统的强度折减法得到的稳定性评价偏高，对于自然状态下无法稳定的边坡体，传统的强度折减法过低的评价了边坡的安全稳定性。因而，对于边坡的稳定性分析采用改进的强度折减法更为合理。
　　三、本文将提出的改进强度折减法，应用于右所屯滑坡的稳定评价中。选取右所屯滑坡最危险的剖面进行分析，得到的滑动面位置与前期提供的潜在滑动面位置是一致的。
　　四、由于抗滑桩具有抗滑能力强、适应能力强、施工周期短等优点，使其在工程中得到了广泛的认可。本文采用双排抗滑桩对右所屯滑坡的典型剖面进行加固处置，通过单因素分析法研究桩间距、桩位对边坡稳定性的研究，最后归纳总结出本模型抗滑桩的最优加固方案。
　　五、最后对本文的成果进行了总结，并对今后要开展有关方面研究的学者提出了自己的建议。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 边坡稳定的研究现状

1．2．2 抗滑桩支挡研究现状

1．3 目前存在的主要问题

1．4 本文的主要研究内容

1．5 本文的技术路线

第2章 FLAC3D的边坡分析方法

2．1 FLAC3D软件简介

2．1．1 FLAC3D求解原理

2．1．2 FLAC3D建模思路

2．1．3 FLAC3D中的本构模型

2．1．4 FLAC3D优势与不足

2．2 强度折减法

2．2．1 强度折减法基本原理

2．2．2 屈服准则

2．2．3 有限元强度折减法

2．3 改进的强度折减法

2．3．1 传统强度折减法的不足

2．3．2 改进强度折减法的思路

第3章 改进强度折减法的研究

3．1 改进强度折减法的提出

3．1．1 仅对滑床进行折减

3．1．2 仅对滑体进行折减

3．1．3 改变边坡稳定状态对比研究

3．2 影响安全系数的因子

3．2．1 摩擦角的影响

3．2．2 粘聚力的影响

3．3 小结

第4章 某边坡实例分析

4．1 工程背景

4．2 典型剖面数值分析

4．2．1 用传统强度折减法模拟

4．2．2 用改进强度折减法模拟

4．3 双排抗滑桩加固研究

4．3．1 桩间距对边坡安全的影响

4．3．2 桩位对边坡安全的影响

4．4 小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 存在的问题及建议

致谢

参考文献