基于扩展有限元的边坡渐进破坏过程模拟研究

论文摘要

近年来,随着我国经济的飞速发展,大批的土木工程的开发,泥石流地震等自然灾害的频发引起了人们的广泛关注。而裂缝作为诱导滑坡的主要因素之一,同时也受到了国内外学者的广泛研究。随着扩展有限元的出现,为裂缝的边坡的研究开拓了一条崭新的道路,与其他研究方法相比,基于断裂力学的扩展有限元更适合模拟裂缝等不连续问题,在计算中无需重新划分网格等优点,更适合模拟边坡的裂缝扩展。本文总结了裂缝边坡国内外的研究现状以及扩展有限元的基本理论,并在上述基础上采用ABAQUS的扩展有限元对坡顶存在裂缝的边坡以及降雨入渗条件下的边坡进行稳定性分析,为以后的实际工程提供参考性建议。主要研究内容如下:（1）通过对国内外文献资料的搜集与整理,系统地总结了边坡稳定性的研究状况,分析了裂缝边坡的国内外研究现状,对比了有限元法、无网格法、离散元法以及扩展有限元研究裂缝边坡的局限性与优缺点。总结了扩展有限元的基本理论以及岩石的断裂准则,详细介绍了扩展有限元在ABAQUS中的应用以及裂缝扩展的两大准则-最大主应力和最大主应变准则。（2）基于断裂力学的基本理论,判断出边坡的最易开裂位置以及临界缝长,运用ABAQUS扩展有限元模拟坡顶存在张拉裂缝的边坡,对边坡安全系数随裂缝深度和距坡顶角的距离的变化情况进行了分析,通过改变坡高,总结了边坡的最易开裂位置与临界缝长与坡高变化的关系。模拟了不同土体抗剪强度参数C、φ对张拉裂缝边坡稳定性的影响,分析了不同裂缝深度下土体抗剪强度对边坡安全系数的变化情况以及临界缝长随土体抗剪强度参数的变化情况。（3）引入了边坡降雨入渗的基本理论,基于第3章的模型,采用ABAQUS模拟了降雨入渗对坡顶存在裂缝边坡影响,对此类边坡稳定性进行了系统的研究。主要研究了不同降雨强度、不同裂缝倾角以及裂缝深度、不同渗透系数比值对边坡孔隙水压力和边坡安全系数的影响。对比分析了裂缝边坡与无裂缝边坡安全系数的变化规律。（4）进行实际工程应用,研究了降雨入渗对多裂缝边坡稳定性的影响,主要研究了不同裂缝数量和不同裂缝间距对边坡孔隙水压力的变化情况以及边坡安全系数随降雨时间的变化规律,为以后的降雨入渗导致裂缝边坡的失稳提供参考。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王恒

导师: 侯世伟

关键词: 裂缝,扩展有限元,边坡稳定性,降雨入渗,多裂缝

来源: 沈阳建筑大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 沈阳建筑大学

基金: 国家自然科学基金(51308355不同应力条件下土体渐进破坏过程模拟及机理研究)

分类号: TU43

DOI: 10.27809/d.cnki.gsjgc.2019.000343

总页数: 82

文件大小: 7341K

下载量: 52

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