邊坡極限平衡有限元穩(wěn)定分析的Dijkstra算法的理論及應用.pdf

1、工程中的有限元計算能反映邊坡的變形特征、應力狀態(tài)和破壞機理，但是尚不能給出一個直觀的安全系數(shù)。剛體極限平衡分析方法，雖然能夠得到直觀的安全系數(shù)和危險滑弧位置，但是在破壞機理研究上有一定的局限。迫切需要發(fā)展一種將有限元計算結果同極限平衡分析方法相結合的極限平衡有限元方法。本文基于這種思路，引入圖論和網絡模型的方法解決邊坡滑弧的搜索問題，實現(xiàn)了危險滑弧的自動搜索，計算其最小安全系數(shù)。討論了邊坡安全系數(shù)在不同材料模型下的定義與具體計算的問題，

2、得到安全系數(shù)的一個新的計算方法。應用這種搜索邊坡滑動面的方法討論了不同參數(shù)對邊坡滑動面位置及安全系數(shù)的影響。最后將這種方法應用在白鶴灘與洛古水電站邊坡工程。具體研究工作如下： (1)、采用數(shù)學上的圖論的方法解決邊坡極限平衡有限元問題。在對圖論中的相關內容做了大量的研究后，認為圖論中解決最短路問題的Dijkstra算法能應用于進行邊坡極限平衡有限元分析； (2)、將邊坡極限平衡有限元分析中的有限元計算得到的應力結果轉化為圖

3、論語言，并針對以安全系數(shù)為目標函數(shù)的邊坡極限平衡有限元滑弧優(yōu)化，修改Dijkstra算法，并對修改后的Dijkstra算法優(yōu)化得到的邊坡極限平衡有限元滑弧及其安全系數(shù)的充分性作了嚴格的數(shù)學證明； (3)、引入相關的力學原理，對修改后的Dijkstra算法進行了優(yōu)化，使得修改后的Dijkstra算法更符合邊坡的力學原理，計算效率得到了提高，并編制了相應的計算程序及其前后處理程序； (4)、應用編制的Diikstra極限平衡

4、有限元分析程序，進行了邊坡極限平衡有限元的算例分析，對參數(shù)做了敏感性分析。在證明了Dijkstra算法的正確性的同時，得到了安全系數(shù)和滑弧位置隨內摩擦角、內凝聚力、泊松比、彈性模量的變化趨勢(變化曲線)； (5)、針對洛古水電站壩址壩肩邊坡剖面進行了極限平衡有限元分析，討論了Dijkstra算法在進行逆坡向滑弧搜索的可行性，得到逆坡向發(fā)展的滑弧，特別是斷層控制的逆坡向滑弧是以拉應力控制的，并對這類以拉應力控制的滑弧的搜索提出了相