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原文传递有限元强度折减法在高路堑边坡稳定性分析中的应用

论文题名：	有限元强度折减法在高路堑边坡稳定性分析中的应用
关键词：	路堑边坡;灾害防范;边坡稳定性;有限元分析
摘要：	我国是滑坡、泥石流等地质灾害频发的国家，对边坡进行稳定性分析，搜索出潜在危险滑动面是治理边坡的前提和必要程序。本论文广泛收资料，总结了边坡稳定性分析的分析方法及国内外研究现状，阐述了边坡的破坏模式及其稳定性影响因素。详细论述了极限平衡分析法和应力应交分析法包含的分析方法的适用范围及各自的优缺点。介绍了有限元强度折减法的基本原理及边坡安全系数的定义。在边坡稳定性分析中，与传统的极限平衡法、极限分析法等方法相比，有限元强度折减有限元法具有明显的优势，这主要体现在其无须事先假定滑动面的形状和位置，只需通过不断降低边坡岩土体强度参数，进而使边坡岩土体因抗剪强度不能抵抗剪切应力而发生破坏，并最终得到边坡的最危险滑动面及相应的安全系数，而且有限元强度折减法确定的最危险滑移面往往不是一条可以用简单函数描述的曲线，而是一条具有一定宽度的滑移带，这与实际情况吻合。基于此，本文成功的将有限元强度折减法应用于一高路堑土坡的工程实例，采用大型有限元软件对其进行稳定性分析。　　本文选取理想弹塑性本构模型作为均质土坡的本构模型，采用平面应变条件下和非关联流动法则(ψ=0)下的摩尔匹配D-P准则(DP1)作为均质土坡的屈服准则。在土体屈服准则的选用上，本文首先系统地分析与总结了目前各种常用屈服准则的特性，并系统归纳了各D-P屈服准则的推导过程，阐述了各种D-P屈服准则之间的关系及其物理意义，根据各D-P屈服准则在π平面上投影圆的半径表达式，应用了各D-P屈服准则相互转化的新的关系：不同的D-P屈服准则在π平面上投影圆的半径之比即为对应的D-P屈服准则所得安全系数的比值，便于应用ANSYS程序采用不同D-P屈服准则求解边坡安全系数时应用，最后结合工程实例简化模型验证了上述结论。　　本文通过对边坡土体参数对边坡稳定性影响的分析，得出不同计算参数对边坡稳定性计算精度的影响：强度参数粘聚力C和内摩擦角φ对边坡的影响较大；刚度参数E和v对边坡安全系数的影响较小，其影响甚至可以忽略不计，其中泊松比主要影响塑性应变区域的大小。条件是土体弹性模量取值不能过小，若很小，很有可能导致部分土体变形过大而使有限元计算不收敛，最终对安全系数产生很大影响。工程经验表明若没有实际的测量数值，弹性模量E不宜小于1MPa。　　阐述了有限元强度折减法基本原理及解题过程。借助大型有限元软件ANSYS对一实体边破分析，随着折减系数的增加，塑性应变区域逐渐由坡脚向坡项扩散直至贯通，边坡土体内部X方向和Y方向的位移逐渐扩大，X方向的应力逐渐增大，Y方向的应力逐渐减少。方法简单，过程直观，且分析结果较符合实际，有较强的适用性。
作者：	刘建东
专业：	结构工程
导师：	杨明成
授予学位：	硕士
授予学位单位：	宁夏大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文