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　　【摘要】：邊坡的穩(wěn)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(zhì)體的復(fù)雜性、多變性和不均質(zhì)性,因而道路工程邊坡設(shè)計(jì)是預(yù)測性、風(fēng)險(xiǎn)性的設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明,如分析方法得當(dāng),采用有限元法可對(duì)邊坡施工過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)的數(shù)值模擬,對(duì)邊坡設(shè)計(jì)和施工具有重大的指導(dǎo)意義和經(jīng)濟(jì)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(zhì)邊坡現(xiàn)場施工監(jiān)測數(shù)據(jù),在此基礎(chǔ)上,采用商業(yè)軟件ANSYS,應(yīng)用彈塑性有限元理論,對(duì)邊坡從開挖到錨固的整個(gè)施工加固過程進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算。模擬中,結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況,將K2791高邊坡劃分為坍塌區(qū)與正常區(qū),對(duì)不同區(qū)域巖體在不同施工階段的變形、穩(wěn)定情況做對(duì)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(wěn)定性則通過Drucker-Prager屈服準(zhǔn)則中屈服函數(shù)值來反映,搜索出屈服函數(shù)值大于零的單元,繪制出屈服區(qū)域,借此評(píng)價(jià)坡體的穩(wěn)定性。最后,結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果,將計(jì)算值與監(jiān)測值進(jìn)行對(duì)比分析。 模擬結(jié)果表明:開挖促使坍塌區(qū)表層巖體順坡向外移動(dòng),形成自坡頂至坡腳的大范圍連續(xù)屈服區(qū)域,在整個(gè)開挖過程中,屈服范圍變化甚小,如果不進(jìn)行跟進(jìn)式的適時(shí)支護(hù),極有可能誘發(fā)坍塌區(qū)邊坡相當(dāng)規(guī)模的局部坍塌;而錨固過程明顯縮小坡體的屈服區(qū)域,使巖體順坡向內(nèi)移動(dòng),從而大大促進(jìn)了邊坡的穩(wěn)定。按模擬結(jié)果,無論開挖還是錨固,都有利于正常區(qū)坡體的穩(wěn)定,其中錨固的作用更為明顯。對(duì)比變形發(fā)展趨勢,報(bào)告計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)較為吻合的,說明本文所采用的有限元計(jì)算模型和分析方法是可行的,可較好對(duì)陡坡路基在施工過程中的變形、穩(wěn)定狀態(tài)加以模擬;而前期工作所建立的數(shù)值模型,可作為進(jìn)一步研究加固措施與邊坡巖體聯(lián)合作用的基礎(chǔ),因而具有重要的參考價(jià)值。論文的研究成果對(duì)邊坡監(jiān)測、設(shè)計(jì)及施工具有一定的指導(dǎo)意義,并為相似類型的巖質(zhì)高邊坡的數(shù)值模擬提供了一些可供參考的計(jì)算分析方法。 【關(guān)鍵詞】：巖質(zhì)邊坡 現(xiàn)場施工監(jiān)測 彈塑性有限元 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：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(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 邊坡研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀10-15
• 1.2.2 加固技術(shù)的發(fā)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(nèi)容18
• 1.5 本文采用的技術(shù)路線18-20
• 第2章 研究區(qū)工程背景及監(jiān)測情況20-31
• 2.1 地質(zhì)情況20-21
• 2.1.1 地形地貌20
• 2.1.2 地質(zhì)構(gòu)造20-21
• 2.1.3 地層巖性21
• 2.1.4 水文地質(zhì)特征21
• 2.2 加固措施21-24
• 2.2.1 加固措施21-22
• 2.2.2 對(duì)錨索與錨桿的要求22-23
• 2.2.3 施工進(jìn)程23-24
• 2.3 現(xiàn)場監(jiān)測24-31
• 2.3.1 監(jiān)測設(shè)計(jì)和監(jiān)測儀器24-25
• 2.3.2 監(jiān)測儀器的布置25
• 2.3.3 監(jiān)測結(jié)果25-31
• 第3章 邊坡數(shù)值模擬的計(jì)算原理及方法31-47
• 3.1 有限單元法在巖土工程上的應(yīng)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(gòu)模型的建立35-36
• 3.4 巖體力學(xué)形態(tài)模擬36-41
• 3.4.1 邊坡巖體變形破壞判據(jù)36-39
• 3.4.2 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算39-40
• 3.4.3 應(yīng)變硬化規(guī)律40-41
• 3.4.4 加載卸載準(zhǔn)則41
• 3.5 非線性方程計(jì)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(zhǔn)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(yīng)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(shí)例分析47-83
• 4.1 實(shí)體模型的建立47-51
• 4.1.1 計(jì)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(jì)算準(zhǔn)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(shù)值模擬方案設(shè)計(jì)56-57
• 4.3.1 計(jì)算方案設(shè)計(jì)56
• 4.3.2 模擬計(jì)算點(diǎn)的選取56-57
• 4.3.3 變形和穩(wěn)定性計(jì)算57
• 4.4 計(jì)算結(jié)果整理57-81
• 4.4.1 變形分析57-70
• 4.4.2 穩(wěn)定性分析70-81
• 4.5 本章小結(jié)81-83
• 第5章 結(jié)論83-86
• 5.1 成果與結(jié)論83-84
• 5.2 存在的不足和展望84-86
• 致謝86-87
• 參考文獻(xiàn)87-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文92