本文選題：邊坡工程　切入點(diǎn)：災(zāi)變機(jī)制　出處：《天津大學(xué)》2015年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：我國(guó)是一個(gè)災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家,其中大多災(zāi)害與邊坡相關(guān),如滑坡、山崩、墜石和泥石流等災(zāi)害,都是直接危害人民生命財(cái)產(chǎn)的重大自然災(zāi)害,因此邊坡工程的災(zāi)變失穩(wěn)機(jī)制與穩(wěn)定性研究一直是國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)工作。由于受地質(zhì)條件多樣性、水文條件多樣性及荷載條件多樣性等多方面的影響,邊坡工程處于一個(gè)復(fù)雜的孕災(zāi)環(huán)境中,因此邊坡失穩(wěn)破壞問(wèn)題是一項(xiàng)集復(fù)雜性、高度不確定性及動(dòng)態(tài)變化特性于一體的系統(tǒng)性問(wèn)題,涉及面廣、涵蓋內(nèi)容多。本文主要探討邊坡工程孕災(zāi)環(huán)境下的復(fù)雜地質(zhì)條件、降雨致災(zāi)因子、水位變動(dòng)致災(zāi)因子等幾類(lèi)特殊問(wèn)題,通過(guò)研究典型坡體結(jié)構(gòu)在不同致災(zāi)因素下的失穩(wěn)破壞機(jī)制與穩(wěn)定性特征,揭示邊坡災(zāi)變的一般規(guī)律。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:(1)總結(jié)了邊坡災(zāi)變的影響因素、失穩(wěn)破壞模式及災(zāi)變的力學(xué)機(jī)制,研究得到了層狀巖質(zhì)邊坡在結(jié)構(gòu)面影響下的失穩(wěn)機(jī)制及穩(wěn)定性特征。通過(guò)大量實(shí)際邊坡工程結(jié)構(gòu)特征的總結(jié)和統(tǒng)計(jì),選擇影響邊坡穩(wěn)定性的主要幾何參數(shù),采用剛體極限平衡法和有限元強(qiáng)度折減法研究了層狀巖質(zhì)邊坡在不同巖層傾角、邊坡坡角、結(jié)構(gòu)面間距條件下的安全系數(shù)與破壞面位置的變化規(guī)律,揭示水平層狀、順層、直立層狀和反傾向?qū)訝畹葟?fù)雜邊坡結(jié)構(gòu)條件下的失穩(wěn)機(jī)制及穩(wěn)定性特征。(2)分析了復(fù)雜孕災(zāi)環(huán)境下邊坡漸進(jìn)災(zāi)變類(lèi)型及相應(yīng)的力學(xué)機(jī)制,結(jié)合極限平衡分析法和有限元法,研究了邊坡漸進(jìn)災(zāi)變的分析方法。①考慮邊坡災(zāi)變的動(dòng)態(tài)漸進(jìn)演化過(guò)程,分析了邊坡漸進(jìn)災(zāi)變類(lèi)型,對(duì)相應(yīng)的力學(xué)機(jī)制進(jìn)行推導(dǎo),并結(jié)合實(shí)際工程計(jì)算中常用的極限平衡分析法和有限元法,探討了邊坡漸進(jìn)災(zāi)變分析方法,詳細(xì)闡述了兩種方法在計(jì)算中如何實(shí)現(xiàn)失穩(wěn)破壞區(qū)的漸進(jìn)擴(kuò)展。②針對(duì)邊坡工程中存在的隨機(jī)性、模糊性等不確定性因素,將模糊理論和概率理論結(jié)合起來(lái),討論了考慮非確定性因素的邊坡漸進(jìn)災(zāi)變分析方法。(3)以國(guó)內(nèi)典型降雨誘發(fā)型滑坡的調(diào)研和總結(jié)為基礎(chǔ),考慮降雨入滲下非穩(wěn)定滲流與非線性變形的相互作用,深入研究了降雨致災(zāi)因子下邊坡失穩(wěn)破壞機(jī)制及穩(wěn)定性特征。系統(tǒng)地從非飽和土力學(xué)理論、飽和—非飽和滲流理論及強(qiáng)度理論、降雨入滲作用下邊坡穩(wěn)定分析方法等方面進(jìn)行詳細(xì)分析,研究了考慮強(qiáng)降雨入滲下非穩(wěn)定滲流與非線性變形的邊坡瞬態(tài)滲流-應(yīng)力耦合分析與安全評(píng)價(jià)方法。結(jié)合強(qiáng)度折減技術(shù)進(jìn)行瞬態(tài)滲流作用下邊坡穩(wěn)定性計(jì)算,得到邊坡整體穩(wěn)定安全系數(shù),并基于ABAQUS實(shí)現(xiàn)了滲流與應(yīng)力耦合作用下邊坡安全的破壞接近度(FAI)評(píng)價(jià)方法,定量反饋邊坡巖體的強(qiáng)度儲(chǔ)備、破壞區(qū)的破裂度和非破裂區(qū)的潛在危險(xiǎn)度,從孔壓時(shí)空演化、位移時(shí)程、安全系數(shù)和破壞接近度等多角度綜合探究了降雨雨型、降雨雨強(qiáng)及持時(shí)等降雨特性對(duì)邊坡失穩(wěn)機(jī)制及穩(wěn)定性的影響。(4)考慮水位變動(dòng)前的穩(wěn)定滲流和水位變動(dòng)過(guò)程中的非穩(wěn)定瞬態(tài)滲流相結(jié)合,將非穩(wěn)定滲流與非線性變形進(jìn)行耦合,研究了水位變動(dòng)致災(zāi)因子(含水位驟降和驟升)下邊坡的失穩(wěn)機(jī)制及穩(wěn)定性特征。依據(jù)調(diào)洪演算計(jì)算原理,考慮入庫(kù)洪水過(guò)程、調(diào)洪庫(kù)容和泄流能力之間的關(guān)系,分析了近壩址區(qū)庫(kù)岸邊坡的水位變動(dòng)過(guò)程�；贏BAQUS軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),通過(guò)編寫(xiě)用戶(hù)子程序,定義荷載與時(shí)間、空間的連續(xù)函數(shù)關(guān)系,實(shí)現(xiàn)了水位邊界隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)連續(xù)變化,再利用場(chǎng)變量技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)強(qiáng)度折減,得到邊坡某一水位狀態(tài)下的安全系數(shù),從而實(shí)現(xiàn)了水位變動(dòng)、滲流、變形與穩(wěn)定的有機(jī)結(jié)合。以此分別進(jìn)行了水位驟降和驟升變動(dòng)作用下的飽和 非飽和邊坡的瞬態(tài)滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的耦合分析,研究了滲透系數(shù)、水位變動(dòng)速度及基質(zhì)吸力條件等多因素對(duì)邊坡滲流、變形及穩(wěn)定的影響,揭示邊坡在水位變動(dòng)作用下災(zāi)變的內(nèi)在規(guī)律。
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【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TV223
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本文編號(hào)：1607957