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基覆型边坡破坏模式及动力响应研究

2020-12-08阅读(700)

基覆型边坡破坏模式及动力响应研究

论文摘要

在我国地势险要、地质条件复杂的西南地区,山体滑坡灾害频发,给人们生命财产安全带来巨大损失。基覆型边坡在自然界中屡见不鲜,由于其滑体体积较大,一旦产生滑坡破坏,往往会造成严重自然灾害。因此分析基覆型边坡的稳定性显得非常必要。本文利用西南交通大学岩土试验中心相关设备针对基覆型边坡静力稳定性进行初步探讨,设计并完成了21组室内模型静力堆载试验,研究了不同几何特性及界面摩擦条件下边坡的破坏模式和承载特性,并采用有限元静力模拟结果对比分析了界面角度、边坡坡度、坡高、坡顶长度及界面摩擦对边坡静力稳定性的影响;基于基覆型边坡静力模型试验工况,借助有限元软件动力计算模块,针对边坡的动力破坏过程、破坏模式、破坏机理及动力响应规律进行了研究,探讨分析了基覆型边坡在地震动参数、边坡几何特性及界面摩擦影响下的动力稳定性。主要得到以下认识:（1）基覆型边坡在静力堆载作用下失稳破坏呈现出三种模式:局部滑移、过渡式滑移及整体滑移。界面摩擦、界面角度θ2、边坡坡度、坡高对边坡破坏模式影响显著,而界面角度θ1及坡顶长度不会改变边坡的破坏模式,仅对边坡滑移线与基覆界面位置有一定影响。（2）受不同因素影响,基覆型边坡极限荷重呈现不同规律。界面摩擦强度和坡顶长度增加,边坡极限荷重增大;随界面角度、边坡坡度和坡高增加,边坡极限荷重呈减小趋势。且数值模拟结果与模型试验规律基本一致。（3）在正弦波作用下,基覆型边坡失稳破坏呈现四种模式:坡顶整体拉裂-坡脚剪出的局部滑移、坡脚垮塌-土体内部破裂-滑体下滑的局部滑移、后缘张拉-土体内部破裂-坡面剪出的局部滑移、沿界面整体下滑。界面摩擦和角度、边坡坡度及坡顶长对边坡动力破坏模式影响显著,坡高改变对边坡动力破坏模式影响不明显。（4）在正弦波作用下,边坡坡面加速度放大效应受地震动参数、边坡几何特性及界面摩擦共同影响。边坡加速度放大系数随输入加速度幅值增加皆呈减小趋势。边坡加速度放大系数随频率增加而有所变化,但本文试验边坡对低频荷载激励的动力响应并不明显。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 选题背景及研究意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 边坡静力稳定性研究现状
  •     1.2.2 边坡动力破坏模式研究现状
  •     1.2.3 边坡动力响应规律研究现状
  •     1.2.4 边坡动力破坏机理研究现状
  •   1.3 本文的研究内容及技术路线
  •     1.3.1 研究内容
  •     1.3.2 技术路线
  • 第2章 基覆型边坡静力模型试验设计
  •   2.1 引言
  •   2.2 试验目的
  •   2.3 模型试验相似性分析
  •     2.3.1 模型试验相似关系推导
  •     2.3.2 模型边坡材料的选取
  •   2.4 室内试验设备及主要特性简介
  •     2.4.1 室内试验模型箱简介
  •     2.4.2 量测仪器的选用
  •   2.5 边坡模型设计及制作过程
  •     2.5.1 模型工况设计
  •     2.5.2 模型制作过程
  •   2.6 静力加载方案
  •   2.7 本章小结
  • 第3章 基覆型边坡静力破坏特征及机理分析
  •   3.1 边坡加载破坏过程和破坏模式
  •     3.1.1 基覆型边坡静力破坏模式
  • 2对边坡静力堆载破坏模式的影响'>    3.1.2 界面角度θ2对边坡静力堆载破坏模式的影响
  • 1对边坡静力堆载破坏模式的影响'>    3.1.3 界面角度θ1对边坡静力堆载破坏模式的影响
  •     3.1.4 坡度β对边坡静力堆载破坏的影响
  •     3.1.5 坡高H对边坡静力堆载破坏的影响
  •     3.1.6 坡顶长度L对边坡静力堆载破坏的影响
  •     3.1.7 界面摩擦对边坡静力堆载破坏的影响
  •   3.2 边坡极限荷重下静力破坏分析
  • 2'>    3.2.1 改变界面角度θ2
  • 1'>    3.2.2 改变界面角度θ1
  •     3.2.3 改变坡度β
  •     3.2.4 改变坡高H
  •     3.2.5 改变坡顶长度L
  •     3.2.6 改变界面摩擦
  •   3.3 基覆型边坡静力加载有限元模拟
  •     3.3.1 边坡静力有限元模型建立
  •     3.3.2 基覆边坡静力加载数值模拟结果分析
  •   3.4 本章小结
  • 第4章 基覆型边坡动力破坏过程有限元分析
  •   4.1 ABAQUS动力有限元分析
  •     4.1.1 动力学显示有限元方法
  •     4.1.2 有限元模型建立
  •   4.2 基覆型边坡破坏特征分析
  •     4.2.1 不同振动频率下边坡破坏特征分析
  • 2条件下边坡破坏特征分析'>    4.2.2 不同基覆界面角度θ2条件下边坡破坏特征分析
  • 1条件下边坡破坏特征分析'>    4.2.3 不同基覆界面角度θ1条件下边坡破坏特征分析
  •     4.2.4 不同坡度β条件下边坡破坏特征分析
  •     4.2.5 不同坡高H条件下边坡破坏特征分析
  •     4.2.6 不同坡顶长L条件下边坡破坏特征分析
  •     4.2.7 不同基覆界面摩擦条件下边坡破坏特征分析
  •   4.3 基覆型边坡变形特征分析
  • 2条件下基覆边坡动力变形特征'>    4.3.1 不同界面角度θ2条件下基覆边坡动力变形特征
  • 1条件下基覆边坡动力变形特征'>    4.3.2 不同界面角度θ1条件下基覆边坡动力变形特征
  •     4.3.3 不同坡度β条件下基覆边坡动力变形特征
  •     4.3.4 不同坡高H条件下基覆边坡动力变形特征
  •     4.3.5 不同坡顶长L条件下基覆边坡动力变形特征
  •     4.3.6 不同界面摩擦条件下基覆边坡动力变形特征
  •   4.4 边坡动力破坏机理分析
  •   4.5 本章小结
  • 第5章 基覆型边坡动力响应规律研究
  •   5.1 引言
  •   5.2 边坡特征频率计算
  •   5.3 基覆边坡的加速度响应分析
  • 2条件下加速度响应规律'>    5.3.1 不同界面角度θ2条件下加速度响应规律
  • 1条件下加速度响应规律'>    5.3.2 不同界面角度θ1条件下加速度响应规律
  •     5.3.3 不同坡度β条件下加速度响应规律
  •     5.3.4 不同坡高H条件下加速度响应规律
  •     5.3.5 不同坡顶长度L条件下加速度响应规律
  •     5.3.6 不同界面摩擦条件下加速度响应规律
  •   5.4 与前人结果对比分析
  •     5.4.1 基覆边坡坡面加速度放大效应对比研究
  •     5.4.2 地震加速度幅值对边坡动力响应的影响
  •     5.4.3 输入地震频率对边坡动力响应的影响
  •   5.5 本章小结
  • 第6章 结论与展望
  •   6.1 研究结论
  •   6.2 工作展望
  • 致谢
  • 参考文献

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 杨翔

    导师: 杨兵

    关键词: 基覆型边坡,模型试验,数值模拟,破坏模式,动力响应

    来源: 西南交通大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备

    单位: 西南交通大学

    分类号: P642.22

    DOI: 10.27414/d.cnki.gxnju.2019.000292

    总页数: 112

    文件大小: 5615K

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