【摘要】： 随着高速公路向山区丘陵地带不断延伸和扩展,施工难度增大,由此诱发的高速公路滑坡等地质灾害日益凸现,并逐步成为全社会关注的焦点。因此,开展高速公路,尤其是山区丘陵地带的高速公路边坡稳定性分析、安全监测以及综合防治等方面的研究具有重要的意义。 论文以湖南省潭衡(湘潭至衡阳)西线高速公路路堑边坡为研究对象,主要开展稳定性及监测研究。在总结和分析边坡有限元强度折减法的基本原理及其特点以及高速公路路堑边坡变形破坏特征的基础上,研究了以下内容: (1)系统阐述和分析了基于强度折减的弹塑性有限元法的基本理论。在此基础上,较全面分析了有限元强度折减法求解精度的影响因素。选取理想弹塑性模型、Mohr-Coulomb准则及非相关联流动法则作为论文计算分析的依据。 (2)总结了有限元强度折减法分析边坡稳定性所采用的失稳判据,认为三种失稳判据存在一个共同的问题,即迭代次数及收敛容许限值的确定问题;同时,这三种判据从某种程度上讲存在着一致性。选取收敛性判据作为论文所分析边坡的失稳判据。 (3)在查阅工程地质资料及现场调查、试验的基础上,分析了潭衡西线高速公路路堑边坡的工程地质条件及其稳定性的影响因素。运用基于强度折减的弹塑性有限元法的基本理论,借助于著名有限元分析软件ABAQUS对该公路典型边坡进行了稳定性分析,得出其在天然状态和地震作用两种工况下的安全系数及潜在最危险滑动带。对稳定性计算结果进行深入分析,揭示了该边坡变形破坏机理及演化特征;并认为该边坡失稳的可能性较大,需要对其进行加固处理;同时计算结果证实了三种边坡失稳判据之间存在着一致性。 (4)针对所分析边坡的工程地质条件及其岩性特征,提出了三种加固方案,并对其进行了对比分析,确定预应力锚索+挡土墙+骨架植物护坡为较合理的方案。 (5)探讨了边坡监测设计的有关理论和方法。在此基础上,进行了所分析边坡的安全监测方案设计工作。 论文的研究成果对山区丘陵地带的高速公路路堑边坡的稳定性及监测研究具有一定的参考价值。 【关键词】：边坡 有限元强度折减法 屈服准则 流动法则 安全系数 失稳判据 监测
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U416.14
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2008.085840
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 课题研究的背景及意义11-14
• 1.2 边坡稳定性研究的发展历程14-17
• 1.3 有限元强度折减法研究综述17-22
• 1.3.1 有限元强度折减法的基本原理17-20
• 1.3.2 有限元强度折减法的发展历程20-21
• 1.3.3 有限元强度折减法的优点及存在的问题21-22
• 1.4 论文的主要工作22-24
• 第二章 高速公路路堑边坡变形破坏特征24-34
• 2.1 引言24
• 2.2 高速公路路堑边坡的特点与分类24-26
• 2.2.1 路堑边坡的特点24-25
• 2.2.2 路堑边坡的分类25-26
• 2.3 高速公路路堑边坡的破坏形式26-32
• 2.3.1 土质边坡的破坏形式27-28
• 2.3.2 岩质边坡的破坏形式28-32
• 2.4 高速公路滑坡的基本特征32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 基于强度折减的弹塑性有限元法34-43
• 3.1 引言34
• 3.2 弹塑性有限元的基本理论34-39
• 3.2.1 弹塑性本构模型34-35
• 3.2.2 屈服准则35-38
• 3.2.3 加载和卸载准则38
• 3.2.4 流动法则38-39
• 3.3 边坡失稳判据39
• 3.4 有限元强度折减法计算精度的影响因素39-42
• 3.4.1 流动法则的影响39-40
• 3.4.2 屈服准则的影响40
• 3.4.3 计算范围与边界条件的影响40-41
• 3.4.4 物理力学参数的影响41
• 3.4.5 网格疏密程度的影响41-42
• 3.5 岩土体参数折减对象的确定42
• 3.6 本章小结42-43
• 第四章 高速公路路堑边坡稳定性分析评价43-65
• 4.1 项目概况43
• 4.2 所处区域工程地质环境43-45
• 4.2.1 地形地貌43-44
• 4.2.2 地层岩性44
• 4.2.3 地质构造44-45
• 4.2.4 气候及水文地质条件45
• 4.2.5 地震45
• 4.3 路堑边坡稳定性的影响因素45-49
• 4.3.1 边坡几何因素45-47
• 4.3.2 边坡地层与岩性因素47
• 4.3.3 边坡岩体结构因素47-48
• 4.3.4 水的作用48
• 4.3.5 风化作用48
• 4.3.6 地震因素48
• 4.3.7 人为因素48-49
• 4.4 路堑边坡稳定性计算及结果分析49-57
• 4.4.1 有限元软件 ABAQUS 简介49-50
• 4.4.2 边坡稳定性计算50-56
• 4.4.3 结果分析56-57
• 4.5 边坡加固方案研究57-64
• 4.5.1 设计原则57-58
• 4.5.2 加固方案比选58-59
• 4.5.3 K97+520 边坡加固方案设计59-60
• 4.5.4 预应力锚索加固边坡参数的确定60-61
• 4.5.5 预应力锚索加固施工工艺61-62
• 4.5.6 锚索预应力的影响因素及补偿措施62-64
• 4.6 本章小结64-65
• 第五章 高速公路路堑边坡监测方案研究65-78
• 5.1 引言65
• 5.2 边坡监测的目的和意义65-66
• 5.3 边坡监测设计的原则66-67
• 5.4 边坡监测技术方法67-69
• 5.4.1 外部观测方法67
• 5.4.2 内部观测方法67-68
• 5.4.3 巡视观察法68-69
• 5.5 边坡监测方案设计69-77
• 5.5.1 监测项目的选择69
• 5.5.2 监测工作的方法和手段69-72
• 5.5.3 监测仪器的选取72-73
• 5.5.4 监测断面的布置73-74
• 5.5.5 巡视检查74-75
• 5.5.6 监测周期75
• 5.5.7 观测资料的分析整理75-76
• 5.5.8 监测信息反馈制度76
• 5.5.9 监测工作注意事项76-77
• 5.6 本章小结77-78
• 第六章 结论及展望78-80
• 6.1 主要结论78-79
• 6.2 展望及下一步工作79-80
• 参考文献80-85
• 致谢85-86
• 附录86