应力重塑方法在开挖边坡治理中的应用研究

摘要

边坡稳定分析方法很多,不同边坡可以采用不同有力学模型和分析方法,不同的分析目的与精度要求也有不同的方法与之相适应.目前,边坡稳定分析及工程治理措施的设计基本上是基于极限平衡方法.极限平衡方法是建立在摩尔—库仑强度准则基础之上的.它的基本特点就是,只考虑静力平衡条件和土的摩尔—库仑破坏准则.即通过分析土体在破坏那一刻的力的平衡来求得问题的解.通常情况下,问题是静不定的.极限平衡方法处理这个问题的对策是引入一些简化假定,使问题转化为静定.这种处理,使方法的严密性受到了损害.对于开挖边坡的滑坡问题,该论文根据应力重塑的方法对开挖边坡进行处理,在坡面上施加荷载,使得边坡土体恢复到未开挖的稳定应力状态;并且利用大型有限元软件ANSYS来进行等效应力分析.对原状土体、开挖后的土体以及进行应力重塑后的土体内部的应力进行比较,得出开挖过程的应力损失并进行相应大小的应力补偿以达到应力重塑的目的,使边坡中的土体相当于在自重应力作用下进行工作.应用此方法,并与膨胀锚相配合,进行滑坡治理,可以增加坡面土体的抗滑能力.采用膨胀锚作为阻止土体抗滑的结构措施,可大大降低治理滑坡的费用.采用应力重塑方法来研究边坡的稳定性以及进行边坡处治,完全脱离了极限平衡方法的范畴,是一个新的途径,无论在理论上还是实际中都具有重大意义.

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致谢

第一章绪言

1.1工程背景

1.2边坡稳定分析与治理基本理论

1.2.1边坡稳定分析的极限平衡方法

1.2.2极限平衡方法理论体系的形成

1.2.3边坡工程中的数值方法

1.2.4边坡治理的发展现状

1.2.5国内边坡工程研究成就

1.3本文所做的工作

第二章应力重塑方法及有限元基本理论

2.1应力重塑治理滑坡的基本原理

2.2有限单元法简介

2.3 ANSYS软件包简介

2.3.1 ANSYS中单元“生死”功能

2.3.2非线性分析基本理论

2.3.3牛顿一拉森方法

2.3.4非线性求解的组织级别

2.3.5非线性问题收敛容限

2.3.6塑性问题三个准则

第三章计算参数选取及数值方法概要

3.1开挖边坡的模拟

3.2建模及计算参数选取

3.3DP模型材料介绍

第四章边坡开挖和应力重塑的有限元分析

4.1理论公式法土体中应力计算

4.1.1梯形荷载作用

4.1.2三角形荷载作用

4.1.3应力重塑分析

4.2开挖边坡有限元分析

4.2.1有限元建模及求解初始应力场

4.2.2开挖过程卸载模拟

4.2.3开挖边坡应力重塑模拟

4.3以不同指标来分析应力重塑方法

4.3.1以等效应力(VON-MISES STRESS)作为衡量指标

4.3.2以X方向位移UX值为衡量指标

4.3.3以边坡内部土体剪应力τxy为衡量指标

4.4应力重塑的基本实现措施

第五章结束语

5.1本文所做的成果

5.2进一步工作

参考文献