基于节理岩质边坡大变形仿真分析

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1、天津大学硕士学位论文节理岩质边坡大变形仿真分析姓名：杨瑞申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：闫澍旺20051201中文摘要通过文献资料，本文阐述了国内外边坡稳定性分析方法，其中数值分析方法已经在边坡稳定性分析中得到了较快发展，明晰了边坡稳定性有限元分析的优势和发展趋势。在目前的边坡有限元分析中，通常都是基于线弹性小变形的理论假设，然而在很多的实际工程中，边坡岩土体位移和应变并不呈线性关系，若再用线性小变形理论进行有限元分析，结果将变得不准确或者是不合理。针对这一问题，论文采用弹塑性大变形有限元理论并结合强度折减法对边坡进行稳定性分析，该理

2、论是以非线性几何场论为理论基础，满足岩土材料的非线性本构关系模型。论文首先从岩土体的弹塑性本构关系模型着手，介绍了修正的拉格朗日。(Updated—Lagrangian)弹塑性大变形本构关系模型方程以及有限元方程的推导过程。然后阐述了有限元强度折减法，定义安全系数为塑性应变和强度折减系数曲线呈现陡变时对应的折减系数。运用ANSYS有限元程序的弹塑性大变形的分析功能，结合有限元强度折减法，模拟了边坡的塑性应变区从节理裂隙底部向坡脚以及从坡脚向节理裂隙逐渐交汇直至贯通的过程。结果显示边坡形成一个不规则的近似圆弧的塑性应变破坏贯通区域。论文对边坡开挖

3、过程中坡体的塑性应变区发展以及位移、应力变化进行了分析。为了分析边坡在开挖加固过程中坡体以及锚索和喷射混凝土的变形和受力状况，对锚索的轴力以及喷射混凝土层的剪力和弯矩变化情况也通过图示给以说明。结果显示，在第二步开挖时较第一步开挖时锚索平均轴力增长60％左右，说明锚索在开挖时已经发挥作用。同时喷射混凝土的弯矩也有所增加，锚索和喷射混凝土的结合部位弯矩比较大，说明锚索和喷射混凝土起到整体加固的作用。最后得出，从弹塑性理论上分析，锚索和喷射混凝土具有限制岩体塑性应变、防止岩体松弛变形的作用。关键词；节理岩质边坡弹塑性大变形理论强度折减法ANSYS开

4、挖过程模拟ABSTRACTSlopeengineeringisallimportantbranchingeotechnicalengineering，whichaimsatgivingsafetyevaluationbasedonstabilityanalysis．FEMhasadvantagesOVel"traditionalmethodsbytheoryoflimitequilibrium．atpresentFEMisgenerallybasedonthehypothesisofthelinearelastictiny-deformatio

5、n,thecalculatingresultfromtiny-deformationtheoryisnotcorrectfortheslopedeformationwhichcannotbeignoredinpractice．ConsideringthisproblemFEMbasedonlargeelastic—plasticdeformationtheoryisintroduced．Accordingasstrengthreductiontheoryanewstabilityanalysismethodforjointrockslopeis

6、presentedinthispaper．Thesafetyfactorisde铀edbytheeigenvalueofcurveFsvs，e．Theresultrevealsthenewmethodofstabilityanalysisbased0nlargeelastic-plasticdeformationFEMisadapttOjointedrockslope，thestrengthreductionofFEMcontributetoobtaincriticalfailuresurfaceandstabilitysafetyfactor

7、relativetotheoryoflimitequilibrium．ThroughaseriesCSSestudythenewstabilityanalysismethodforslopeisdemonstrated．Throughthesimulationofstageexcavationofrockslope，initialgroundstressesisstudiedaccordingly,furthermore，thereinforcementmechanismsofpre—stressedcableincombinationwitl

8、lshot-concreteareanalyzed,andsomeconclusionsaredrawn．Theresultsindicate，、Ⅳi