基于影响线概念的黄土滑坡削方减载稳定性计算与分析

论文摘要

随着黄土地区城市建设速度的加快,大量的人工挖方工程改变了天然斜坡状态,形成不稳定斜坡,从而发生滑坡灾害。此类不稳定斜坡潜在破坏力巨大,若无合理的方式进行工程设计治理,将严重影响城市建设速度,干扰人民群众正常生产秩序。对于这类因人类工程活动引起的不稳定斜坡,治理措施的合理性、可行性以及经济性将是滑坡灾害治理、保障城市建设速度、保护人民群众正常生产秩序的关键。削方减载是众多滑坡治理措施中最常用的一种,其经济合理、安全可靠、施工简便等特点均是其被采用的突出因素。众所周知,同等削方减载方量下选取不同的削方减载位置,滑坡体稳定性也会随之变化。本文为了从一个更为直观的角度来说明这种变化,借鉴了结构力学中影响线的概念,把同等削方减载方量下削方减载位置的不同看做移动荷载,把每个削方减载位置下对应的稳定性系数看做影响量,进行滑坡削方减载计算分析,以选择最佳的削方减载方案。本文以“麟游县某不稳定黄土滑坡治理工程”为研究对象,给出六种不同的削方减载方案,在该滑坡地形地貌、水文地质特性、工程地质特性的基础上应用结构力学中的影响线法计算六种削方减载方案下滑坡稳定性,结合工程实际和工程安全系数确定最佳削方减载方案。同时,应用ABAQUS软件对所研究滑坡在六种削方减载方案下的位移和应力分布进行有限元模拟,分析滑坡在不同削方减载方案下稳定性。综合影响线概念和ABAQUS软件对滑坡稳定性的计算分析,对所选择的最佳削方减载方案制定对应的治理措施。基于此工程实例,本文的主要研究成果如下:(1)削方减载位置越靠近滑坡中上部,滑坡体的稳定性越高,滑坡体坡脚处的滑坡推力越小。在滑坡体中下部削方减载,会降低坡体的稳定性,并且增加挡土墙处的剩余下滑推力。该影响随着削方减载位置的下移,越来越明显,即削方减载位置越靠近坡脚,滑坡的剩余下滑推力越大。(2)在天然状态下和饱和状态下,削方减载方案5和6的滑坡稳定性系数均大于该状态下的工程安全系数。由于削方减载方案6的削方位置靠近滑坡后缘,按照该方案开挖以后容易形成高陡的临空面,不利于滑坡整体的稳定,因此,削方减载方案5最适合作为本次滑坡的削方减载方案。(3)通过ABAQUS对滑坡的有限元模拟分析,对比七个削方减载方案下的应变云图和应力云图,滑坡方案5的滑坡前缘及后缘的应变和应力均较小,且其应变分布和应力分布较均匀,不产生新的高陡的易滑和易塌的临空面。所以,滑坡方案5发生滑动和崩塌的可能性最小,选择方案五作为本次的滑坡削方卸荷方案最易于滑坡开挖过程中的稳定。应用ABAQUS有限元分析软件对滑坡应变和应力的模拟分析结果表明,选择削坡减载方案五作为削坡卸荷方案最合适。该结果与应用影响线概念对滑坡削方减载稳定性的分析结果一致,表明本文结论真实可信,具有一定的工程和应用价值。

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摘要

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第一章绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内研究现状

1.2.2 国外研究现状

1.3 主要研究内容及技术路线

1.4 小结

第二章麟游县某黄土滑坡自然地理及工程地质条件

2.1 工程概况

2.1.1 麟游县交通位置及区域概况

2.1.2 麟游县区域地质概况

2.2 滑坡位置及工程地质条件

2.2.1 滑坡位置

2.2.2 不稳定滑坡基本情况

2.3 水文地质特性

2.3.1 气象

2.3.2 水文

2.3.3 滑坡区域水文地质特性

2.4 工程地质特性

2.4.1 不稳定滑坡物质组成

2.4.2 岩土物理力学性质

2.5 影响滑坡稳定性的因素

2.6 小结

第三章应用影响线概念对滑坡削方减载稳定性进行分析

3.1 滑坡概况

3.2 不稳定黄土斜坡稳定性评价

3.2.1 定性评价

3.2.2 计算分析评价

3.2.3 地质灾害体发展变化趋势、危害性预测和治理必要性

3.3 削方减载方案

3.4 运用传递系数法进行削方减载后滑坡体的稳定性比较

3.4.1 条块划分及计算参数选取

3.4.2 各卸载方案的滑坡稳定性及在挡土墙处滑坡推力的计算比较

3.5 滑坡体不同位置削方减载的影响线分析

3.5.1 移动荷载和影响线的概念

3.5.2 坡体不同削方减载位置的影响线分析

3.6 小结

第四章基于ABAQUS软件的滑坡有限元模拟分析

4.1 ABAQUS有限元计算

4.2 数值分析模型设计

4.2.1 材料的本构关系

4.2.2 滑坡模型设计

4.2.3 网格划分

4.3 计算结果分析

4.3.1 滑坡应变云图

4.3.2 滑坡应力云图

4.3.3 基于ABAQUS有限元计算的滑坡卸荷方案选择

4.4 小结

第五章滑坡治理措施设计

5.1 滑坡不稳定性分析

5.2 治理工程设计

5.2.1 削方减载

5.2.2 挡土墙及护面墙施工

5.2.3 截排水沟施工

5.2.4 边坡绿化

5.3 施工组织设计

5.3.1 施工组织管理

5.3.2 施工质量管理

5.3.3 项目资金管理

5.3.4 施工监理

5.3.5 管理制度

5.4 小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘阳

导师: 李寻昌,邬挺

关键词: 黄土,滑坡,削方减载,稳定系数,影响线,数值模拟

来源: 长安大学

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: 长安大学

分类号: P642.22

总页数: 59

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