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　　【摘要】：邊坡的穩定性受控于巖土體的基本特性和人為改造的程度兩方面因素。由于地質體的復雜性、多變性和不均質性,因而道路工程邊坡設計是預測性、風險性的設計。實踐證明,如分析方法得當,采用有限元法可對邊坡施工過程進行動態的數值模擬,對邊坡設計和施工具有重大的指導意義和經濟意義。 論文分析了國道318線二郎山至康定段改建工程K2791+690～830段巖質邊坡現場施工監測數據,在此基礎上,采用商業軟件ANSYS,應用彈塑性有限元理論,對邊坡從開挖到錨固的整個施工加固過程進行數值仿真計算。模擬中,結合現場實際情況,將K2791高邊坡劃分為坍塌區與正常區,對不同區域巖體在不同施工階段的變形、穩定情況做對比研究,將順坡向的水平位移變化作為坡體變形主要考察因素,邊坡穩定性則通過Drucker-Prager屈服準則中屈服函數值來反映,搜索出屈服函數值大于零的單元,繪制出屈服區域,借此評價坡體的穩定性。最后,結合現場監測結果,將計算值與監測值進行對比分析。 模擬結果表明:開挖促使坍塌區表層巖體順坡向外移動,形成自坡頂至坡腳的大范圍連續屈服區域,在整個開挖過程中,屈服范圍變化甚小,如果不進行跟進式的適時支護,極有可能誘發坍塌區邊坡相當規模的局部坍塌;而錨固過程明顯縮小坡體的屈服區域,使巖體順坡向內移動,從而大大促進了邊坡的穩定。按模擬結果,無論開挖還是錨固,都有利于正常區坡體的穩定,其中錨固的作用更為明顯。對比變形發展趨勢,報告計算結果與現場監測數據較為吻合的,說明本文所采用的有限元計算模型和分析方法是可行的,可較好對陡坡路基在施工過程中的變形、穩定狀態加以模擬;而前期工作所建立的數值模型,可作為進一步研究加固措施與邊坡巖體聯合作用的基礎,因而具有重要的參考價值。論文的研究成果對邊坡監測、設計及施工具有一定的指導意義,并為相似類型的巖質高邊坡的數值模擬提供了一些可供參考的計算分析方法。 【關鍵詞】：巖質邊坡 現場施工監測 彈塑性有限元 數值模擬
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：U418.5
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2005.110553
【目錄】：

• 第1章 緒論10-20
• 1.1 研究的目的與意義10
• 1.2 研究現狀10-16
• 1.2.1 邊坡研究的國內外現狀10-15
• 1.2.2 加固技術的發展15-16
• 1.3 邊坡工程研究存在的問題16-18
• 1.4 本文研究主要內容18
• 1.5 本文采用的技術路線18-20
• 第2章 研究區工程背景及監測情況20-31
• 2.1 地質情況20-21
• 2.1.1 地形地貌20
• 2.1.2 地質構造20-21
• 2.1.3 地層巖性21
• 2.1.4 水文地質特征21
• 2.2 加固措施21-24
• 2.2.1 加固措施21-22
• 2.2.2 對錨索與錨桿的要求22-23
• 2.2.3 施工進程23-24
• 2.3 現場監測24-31
• 2.3.1 監測設計和監測儀器24-25
• 2.3.2 監測儀器的布置25
• 2.3.3 監測結果25-31
• 第3章 邊坡數值模擬的計算原理及方法31-47
• 3.1 有限單元法在巖土工程上的應用31-32
• 3.2 有限單元法基本原理32-35
• 3.3 邊坡有限元本構模型的建立35-36
• 3.4 巖體力學形態模擬36-41
• 3.4.1 邊坡巖體變形破壞判據36-39
• 3.4.2 邊坡穩定性計算39-40
• 3.4.3 應變硬化規律40-41
• 3.4.4 加載卸載準則41
• 3.5 非線性方程計算解法41-43
• 3.5.1 牛頓—拉夫遜迭代法41-42
• 3.5.2 牛頓—拉夫遜迭代法收斂準則42-43
• 3.6 開挖有限元模擬43-44
• 3.6.1 開挖引起的釋放荷載43-44
• 3.6.2 卸荷效應模擬44
• 3.7 分析軟件44-47
• 3.7.1 ANSYS的概況45
• 3.7.2 ANSYS的分析步驟45-47
• 第4章 實例分析47-83
• 4.1 實體模型的建立47-51
• 4.1.1 計算范圍的選取47-48
• 4.1.2 邊界條件48
• 4.1.3 單元類型48-49
• 4.1.4 巖性劃分49-50
• 4.1.5 DP材料及其計算準則50-51
• 4.2 施工過程模擬51-56
• 4.2.1 巖體開挖問題的模擬52-54
• 4.2.2 錨固效果處理54-56
• 4.3 施工數值模擬方案設計56-57
• 4.3.1 計算方案設計56
• 4.3.2 模擬計算點的選取56-57
• 4.3.3 變形和穩定性計算57
• 4.4 計算結果整理57-81
• 4.4.1 變形分析57-70
• 4.4.2 穩定性分析70-81
• 4.5 本章小結81-83
• 第5章 結論83-86
• 5.1 成果與結論83-84
• 5.2 存在的不足和展望84-86
• 致謝86-87
• 參考文獻87-92
• 攻讀碩士學位期間發表的論文92