渗流作用下边坡稳定性分析

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边坡稳定性研究是岩土工程学科研究的重要问题,但由于影响边坡稳定的因素比较复杂,在边坡稳定性研究中要考虑的因素众多,水既是一个重要影响因素,也是一个难点课题。近年来,随着有限元理论和计算机技术的发展,进行渗流对边坡稳定影响的研究也越来越多。渗流场和应力场作为边坡稳定分析的重要组成部分,二者相互作用、相互联系。所以要对边坡稳定情况进行研究必须正确分析渗流对其作用。本文对国内外渗流及边坡稳定的研究现状进行了归纳总结。概述了现在进行边坡稳定研究的方法,对现在应用比较多的极限平衡法和有限元强度折减方法的理论进行了重点叙述,探讨了边坡失稳判据的三种方法。并且利用极限平衡法求出边坡的安全系数,利用有限元技术进行了边坡折减强度的计算,得出了边坡的安全系数,以及潜在的滑动面。计算结果表明,极限平衡法和强度折减法所得出的边坡整体稳定性比较一致,说明了有限元计算结果的可信性。论文首先对渗流的基本理论和流固耦合的原理进行了阐述,说明了渗流场与应力场相互作用的机理,一方面,渗流产生渗流场形成孔隙水压力,孔隙水压力作用到边坡上将改变边坡的应力状态,边坡的应力状态发生改变会造成土体的孔隙率和渗透系数的改变;另一方面,渗流系数和孔隙率的改变会使渗流场发生变化。这样渗流场和应力场的相互作用,将对边坡稳定性产生影响。并且就渗流的有限元方程进行了推导,并总结了渗流方程定解的条件。阐述了流固耦合的机理,并建立流固耦合的模型,给出了模型求解的过程。然后利用有限元技术和ABAQUS软件分析了渗流对边坡稳定性影响的计算结果,在渗流作用下边坡在坡脚处开始出现塑性区并逐步向上发展,边坡的水平和竖向位移都将进一步增大,对边坡稳定产生不利影响。同时采用极限平衡法对考虑渗流作用的边坡稳定情况进行了分析,并将其与不考虑渗流作用的边坡稳定情况进行对比。本文所得出的研究结果对于边坡预警、加固等具有理论和实践意义。
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