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地震作用下碎石土堆积体边坡稳定性分析

2020-12-08阅读(255)

地震作用下碎石土堆积体边坡稳定性分析

论文摘要

滑坡是一种比较常见的地质灾害,碎石土堆积体滑坡作为其主要类型之一,具有分布广泛、爆发频率高、持续危害性大等特点。边坡失稳往往是在一定的地质营力条件下,由某些诱因导致的,如降雨、地震、工程开挖等。近些年来,四川地区地震频发,如汶川地震、芦山地震、九寨沟地震等,其中汶川地震触发了数以万计的滑坡灾害,不仅使建筑物被摧毁,而且还严重威胁到人民群众的生命财产安全,造成了不可估量的经济损伤。因此,分析地震作用下碎石土堆积体边坡的稳定性,不仅能够加深对碎石土堆积体边坡的破坏模式的认识,而且能从其破坏失稳机理出发提升对该类型边坡灾害的防治技术水平,具有一定的理论意义和工程实际应用价值。在现场调查及室内测试分析的基础上,本文先后运用极限平衡法、有限元强度折减法、离散元法对比分析了地震作用下碎石土堆积体边坡的稳定性,主要包括以下几个方面内容:（1）采用传递系数法计算得出不同水平地震系数作用下碎石土堆积体边坡的稳定系数,并对边坡的整体稳定性进行了定性评价。（2）基于强度折减法,运用有限元软件COMSOL Multiphysics,研究在不同设计基本地震加速度作用下碎石土堆积体边坡的位移、塑性区、安全系数的变化规律,并根据塑性区贯通区域确定了边坡的潜在滑面位置。（3）考虑到碎石土堆积体典型的散体介质、非连续等工程地质特性,对理县薛城镇桥头碎石土堆积体边坡的碎石土进行原位取样,通过室内筛分试验对碎石土的级配特征进行研究,初步得出碎石土级配频率直方图,然后拟合出级配服从的概率统计分布函数,并通过卡方检验验证该分布函数的合理性。（4）借助离散元颗粒流软件PFC2D,首先根据碎石土的粒径特征和级配概率分布函数生成颗粒边坡模型,然后通过室内试验所获取的碎石土宏观物理力学参数标定出碎石土的细观参数,最后研究在不同水平向设计基本动峰值加速度作用下碎石土堆积体边坡上监测点颗粒的速度、位移以及颗粒间裂纹随时间的变化规律,并推测潜在滑面。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 选题依据及研究意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 碎石土堆积体的研究现状
  •     1.2.2 边坡稳定性分析方法的研究现状
  •     1.2.3 地震作用下边坡稳定性分析方法的研究现状
  •   1.3 主要研究内容及技术路线
  •     1.3.1 主要内容
  •     1.3.2 技术路线
  • 第2章 边坡的工程地质条件及影响因素
  •   2.1 工程概况
  •   2.2 工程地质条件
  •     2.2.1 地形地貌
  •     2.2.2 地层岩性
  •     2.2.3 地质构造
  •     2.2.4 水文地质
  •   2.3 影响因素
  •     2.3.1 降雨
  •     2.3.2 地震
  •     2.3.3 人类工程活动
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 地震作用下的边坡稳定性极限平衡法分析
  •   3.1 引言
  •   3.2 假定滑面
  •   3.3 计算方法
  •   3.4 计算工况
  •   3.5 参数选取
  •   3.6 结果分析
  •   3.7 本章小结
  • 第4章 地震作用下边坡稳定性有限元强度折减法分析
  •   4.1 引言
  •   4.2 有限元软件COMSOL Multiphysics简介
  •     4.2.1 软件概述
  •     4.2.2 基本操作流程
  •   4.3 有限元基本理论
  •     4.3.1 本构模型
  •     4.3.2 屈服准则
  •     4.3.3 强度折减法
  •     4.3.4 有限元边坡失稳判据
  •   4.4 边坡数值模型的建立
  •     4.4.1 边坡数值模型
  •     4.4.2 边界条件
  •     4.4.3 模型参数的选取
  •     4.4.4 折减方式
  •     4.4.5 划分网格
  •   4.5 计算工况
  •   4.6 结果分析
  •     4.6.1 工况一
  •     4.6.2 工况二
  •     4.6.3 工况三
  •     4.6.4 结果分析
  •   4.7 本章小结
  • 第5章 基于概率统计理论的碎石土级配研究
  •   5.1 引言
  •   5.2 颗粒分析试验（筛分法）
  •     5.2.1 试验原理
  •     5.2.2 试验设备
  •     5.2.3 试验步骤
  •     5.2.4 试验结果分析
  •   5.3 碎石土级配概率模型
  •     5.3.1 选取分布函数
  •     5.3.2 假设检验
  •   5.4 本章小结
  • 第6章 地震作用下边坡稳定性离散元分析
  •   6.1 引言
  •   6.2 颗粒离散元软件PFC2D简介
  •     6.2.1 软件概述
  •     6.2.2 PFC2D的基本假设
  •     6.2.3 主要特点
  •     6.2.4 计算原理
  •     6.2.5 边界条件
  •     6.2.6 接触本构模型
  •   6.3 颗粒流边坡失稳判据
  •   6.4 边坡数值模型的建立
  •     6.4.1 边坡模型建立方案设计
  •     6.4.2 边坡模型的建立
  •     6.4.3 细观参数
  •     6.4.4 地震动力荷载的输入
  •   6.5 数值模拟结果分析
  •     6.5.1 工况一
  •     6.5.2 工况二
  •     6.5.3 工况三
  •     6.5.4 结果分析
  •   6.6 本章小结
  • 结论与展望
  • 致谢
  • 参考文献

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 王鑫

    导师: 陈仕阔

    关键词: 地震,堆积体边坡,传递系数法,有限元,强度折减法,离散元,稳定性

    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.2019.000357

    总页数: 92

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    下载量: 111

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