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　　【摘要】： 隨著高速公路向山區丘陵地帶不斷延伸和擴展,施工難度增大,由此誘發的高速公路滑坡等地質災害日益凸現,并逐步成為全社會關注的焦點。因此,開展高速公路,尤其是山區丘陵地帶的高速公路邊坡穩定性分析、安全監測以及綜合防治等方面的研究具有重要的意義。 論文以湖南省潭衡(湘潭至衡陽)西線高速公路路塹邊坡為研究對象,主要開展穩定性及監測研究。在總結和分析邊坡有限元強度折減法的基本原理及其特點以及高速公路路塹邊坡變形破壞特征的基礎上,研究了以下內容: (1)系統闡述和分析了基于強度折減的彈塑性有限元法的基本理論。在此基礎上,較全面分析了有限元強度折減法求解精度的影響因素。選取理想彈塑性模型、Mohr-Coulomb準則及非相關聯流動法則作為論文計算分析的依據。 (2)總結了有限元強度折減法分析邊坡穩定性所采用的失穩判據,認為三種失穩判據存在一個共同的問題,即迭代次數及收斂容許限值的確定問題;同時,這三種判據從某種程度上講存在著一致性。選取收斂性判據作為論文所分析邊坡的失穩判據。 (3)在查閱工程地質資料及現場調查、試驗的基礎上,分析了潭衡西線高速公路路塹邊坡的工程地質條件及其穩定性的影響因素。運用基于強度折減的彈塑性有限元法的基本理論,借助于著名有限元分析軟件ABAQUS對該公路典型邊坡進行了穩定性分析,得出其在天然狀態和地震作用兩種工況下的安全系數及潛在最危險滑動帶。對穩定性計算結果進行深入分析,揭示了該邊坡變形破壞機理及演化特征;并認為該邊坡失穩的可能性較大,需要對其進行加固處理;同時計算結果證實了三種邊坡失穩判據之間存在著一致性。 (4)針對所分析邊坡的工程地質條件及其巖性特征,提出了三種加固方案,并對其進行了對比分析,確定預應力錨索+擋土墻+骨架植物護坡為較合理的方案。 (5)探討了邊坡監測設計的有關理論和方法。在此基礎上,進行了所分析邊坡的安全監測方案設計工作。 論文的研究成果對山區丘陵地帶的高速公路路塹邊坡的穩定性及監測研究具有一定的參考價值。 【關鍵詞】：邊坡 有限元強度折減法 屈服準則 流動法則 安全系數 失穩判據 監測
【學位授予單位】：長沙理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：U416.14
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2008.085840
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 課題研究的背景及意義11-14
• 1.2 邊坡穩定性研究的發展歷程14-17
• 1.3 有限元強度折減法研究綜述17-22
• 1.3.1 有限元強度折減法的基本原理17-20
• 1.3.2 有限元強度折減法的發展歷程20-21
• 1.3.3 有限元強度折減法的優點及存在的問題21-22
• 1.4 論文的主要工作22-24
• 第二章 高速公路路塹邊坡變形破壞特征24-34
• 2.1 引言24
• 2.2 高速公路路塹邊坡的特點與分類24-26
• 2.2.1 路塹邊坡的特點24-25
• 2.2.2 路塹邊坡的分類25-26
• 2.3 高速公路路塹邊坡的破壞形式26-32
• 2.3.1 土質邊坡的破壞形式27-28
• 2.3.2 巖質邊坡的破壞形式28-32
• 2.4 高速公路滑坡的基本特征32-33
• 2.5 本章小結33-34
• 第三章 基于強度折減的彈塑性有限元法34-43
• 3.1 引言34
• 3.2 彈塑性有限元的基本理論34-39
• 3.2.1 彈塑性本構模型34-35
• 3.2.2 屈服準則35-38
• 3.2.3 加載和卸載準則38
• 3.2.4 流動法則38-39
• 3.3 邊坡失穩判據39
• 3.4 有限元強度折減法計算精度的影響因素39-42
• 3.4.1 流動法則的影響39-40
• 3.4.2 屈服準則的影響40
• 3.4.3 計算范圍與邊界條件的影響40-41
• 3.4.4 物理力學參數的影響41
• 3.4.5 網格疏密程度的影響41-42
• 3.5 巖土體參數折減對象的確定42
• 3.6 本章小結42-43
• 第四章 高速公路路塹邊坡穩定性分析評價43-65
• 4.1 項目概況43
• 4.2 所處區域工程地質環境43-45
• 4.2.1 地形地貌43-44
• 4.2.2 地層巖性44
• 4.2.3 地質構造44-45
• 4.2.4 氣候及水文地質條件45
• 4.2.5 地震45
• 4.3 路塹邊坡穩定性的影響因素45-49
• 4.3.1 邊坡幾何因素45-47
• 4.3.2 邊坡地層與巖性因素47
• 4.3.3 邊坡巖體結構因素47-48
• 4.3.4 水的作用48
• 4.3.5 風化作用48
• 4.3.6 地震因素48
• 4.3.7 人為因素48-49
• 4.4 路塹邊坡穩定性計算及結果分析49-57
• 4.4.1 有限元軟件 ABAQUS 簡介49-50
• 4.4.2 邊坡穩定性計算50-56
• 4.4.3 結果分析56-57
• 4.5 邊坡加固方案研究57-64
• 4.5.1 設計原則57-58
• 4.5.2 加固方案比選58-59
• 4.5.3 K97+520 邊坡加固方案設計59-60
• 4.5.4 預應力錨索加固邊坡參數的確定60-61
• 4.5.5 預應力錨索加固施工工藝61-62
• 4.5.6 錨索預應力的影響因素及補償措施62-64
• 4.6 本章小結64-65
• 第五章 高速公路路塹邊坡監測方案研究65-78
• 5.1 引言65
• 5.2 邊坡監測的目的和意義65-66
• 5.3 邊坡監測設計的原則66-67
• 5.4 邊坡監測技術方法67-69
• 5.4.1 外部觀測方法67
• 5.4.2 內部觀測方法67-68
• 5.4.3 巡視觀察法68-69
• 5.5 邊坡監測方案設計69-77
• 5.5.1 監測項目的選擇69
• 5.5.2 監測工作的方法和手段69-72
• 5.5.3 監測儀器的選取72-73
• 5.5.4 監測斷面的布置73-74
• 5.5.5 巡視檢查74-75
• 5.5.6 監測周期75
• 5.5.7 觀測資料的分析整理75-76
• 5.5.8 監測信息反饋制度76
• 5.5.9 監測工作注意事項76-77
• 5.6 本章小結77-78
• 第六章 結論及展望78-80
• 6.1 主要結論78-79
• 6.2 展望及下一步工作79-80
• 參考文獻80-85
• 致謝85-86
• 附錄86