水位變化和降雨條件下的邊坡穩(wěn)定性分析.pdf

1、邊坡穩(wěn)定問題是巖土工程領域經(jīng)典的三大問題之一。邊坡一般包括天然邊坡和人工邊坡。在高速公路路基、水壩和庫岸堤壩等工程設計中，需要研究分析邊坡的穩(wěn)定性。通常用邊坡的滑動穩(wěn)定安全系數(shù)來評價其穩(wěn)定性。在考慮水位變化及降雨等復雜因素影響時，準確確定邊坡的安全系數(shù)一般比較困難。本文主要采用邵龍?zhí)督淌诎l(fā)展的有限元極限平衡法，在飽和與非飽和條件下，進行邊坡結構的流-固耦合有限元分析的基礎上確定邊坡的最危險滑動面和安全系數(shù)。
　　有限元極限平衡法是

2、一種基于極限平衡條件進行穩(wěn)定性分析的確定性方法。該方法首先應用數(shù)值計算方法（有限元、離散元或邊界元等）得到計算區(qū)域的應力場，然后依據(jù)安全系數(shù)定義采用數(shù)學規(guī)劃法搜索最危險滑動面。該方法安全系數(shù)定義物理意義明確，結合了極限平衡法和有限元法的優(yōu)點，只要得到分析對象的應力場，即可方便快速地求出其相應的安全系數(shù)和最危險滑動面。它非常適合于實際工程計算，而且在復雜條件下的穩(wěn)定性分析中優(yōu)勢更加明顯。
　　論文整體分為三部分:
　　一、考慮

3、滲流作用的邊坡穩(wěn)定性研究背景及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述，包括庫水位變化，降雨引起的邊坡失穩(wěn)的數(shù)值分析實驗研究。概述本論文的研究思路和研究內(nèi)容。
　　二、邊坡穩(wěn)定分析方法綜述。從傳統(tǒng)方法和有限元法兩方面進行闡述，重點介紹有限元極限平衡法和有限元強度折減法。以一個簡單均質(zhì)邊坡的標準算例，對傳統(tǒng)方法和有限元法得到的結果進行對比，采用引入場變量的方法進行強度折減計算并驗證其結果合理性。
　　三、非飽和滲流條件下的邊坡穩(wěn)定分析，內(nèi)容包括:<

4、br>　　1)非飽和土固結理論與數(shù)值分析方法，介紹非飽和土的有效應力、飽和土和非飽和土滲流應力耦合分析以及非飽和非穩(wěn)定滲流中邊界條件和初始條件的處理等。
　　2)基于1999年Griffith算例進行穩(wěn)態(tài)滲流條件下的邊坡穩(wěn)定性分析，采用有限元強度折減法，有限元極限平衡法及傳統(tǒng)方法計算并對結果進行對比。
　　3)基于Griffith算例進行庫水位下降過程中的邊坡穩(wěn)定分析，并借鑒以前學者的研究成果，在三種模式（庫水位理想驟降、庫

5、水位理想緩降、非飽和非穩(wěn)定條件下的庫水位下降）下進行計算，考慮下降高度比等對安全系數(shù)的影響，計算水位驟降后超靜孔隙水壓力消散過程中安全系數(shù)的變化。計算分別采用有限元極限平衡法和有限元強度折減法，對比兩種方法的計算結果，并闡述兩種方法的特點。
　　4)邊坡在降雨條件下的穩(wěn)定性分析。a）選取實際公路邊坡土體參數(shù)進行計算，采用有限元法計算得到不同降雨強度下路基邊坡的孔壓場、滲流速度和等效塑性應變的時空變化，反映邊坡在降雨條件下的漸進破壞