基于有限元理论对土质边坡稳定性影响因素的研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gengjie_1986
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在边坡的稳定性分析中,传统的极限平衡分析法一直以来被工程界广泛应用,该方法概念清晰,且易于理解。但极限平衡分析法是有其自身的局限性,它不能反映实际边坡土体的应力、应变的变化情况,而且最终滑裂面位置和安全系数值与实际工程情况有出入。本文在传统极限平衡分析法的基础上,利用有限元理论对土质边坡进行分析。这种方法不需要引入相关假定,其分析结果较为合理。本文应用有限元方法分析了匀质及简单非匀质边坡的稳定性,具体研究成果如下:1.通过使用四边形四节点单元对土质边坡进行建模分析,根据滑裂面上土体应变最大的原则找出每一层的最大应变点,然后将各个节点连线。用三次曲线拟合可以得到土质边坡整体失稳情况下真实的滑裂面形状和具体位置。2.应用有限元方法,分析了坡顶外部荷载及孔隙水压力大小对匀质及简单非匀质边坡稳定安全系数的影响,并与传统的极限平衡分析法结果进行对比。结果表明,对于匀质和简单非匀质土边坡而言,坡顶外部荷载越大或水头高度越大,则计算得到的安全系数值越小。外部荷载和水头高度与安全系数值为非线性关系。同时,应用有限元方法计算的安全系数普遍大于极限平衡分析法结果,说明传统极限平衡分析方法计算结果偏于保守,这对于边坡工程优化设计有较大的意义。3.建立非匀质加筋土边坡模型,考虑加筋材料及筋材布置方式对加筋土边坡整体稳定性的影响。研究表明,边坡加筋之后的整体稳定性有了较明显的提高,传统极限平衡分析法与有限元方法均表明了这一点。而且,安全系数值随加筋材料弹性模量的增大而增大。下密上疏型布筋方式对于提高加筋土边坡稳定性能最有效,而下疏上密型布筋方式效率最低。
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