基于位移演化的边坡三维滑裂面确定及安全系数计算方法

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过去十年间，滑坡占全国自然灾害总数量的70%左右，边坡稳定性分析成为了急需解决的问题。边坡稳定性分析的关键是找出最小安全系数所对应的潜在滑裂面。目前以极限平衡法分析结果为基础的优化搜索算法存在计算量极大、编程复杂和求解最小安全系数时很容易陷入局部最小值的“陷阱”等缺陷。以有限元强度折减法分析结果为基础的滑裂面搜索方法中，基于应力搜索滑裂面的方法与优化搜索算法存在类似的缺陷；基于剪应变和等效塑性应变搜索的滑裂面与实际工况存在差异。另一方面，应力、剪应变和等效塑性应变在实际情况中也不容易测量，边坡内部位移容易被测量。因而本文将基于边坡位移数据搜索潜在滑裂面，由极限平衡法求出边坡的安全系数，进而分析边坡的安全性。
　　本文通过有限元强度折减法分析边坡的稳定性。选取边坡滑裂面为圆弧、直线和任意形状的5个二维边坡实例，论证了有关学者通过有限位置的边坡水平位移增量最大值点搜索二维边坡滑裂面的不精确性，提出了一种改进的滑裂面搜索方法，即通过有限位置的边坡水平位移增量梯度最大值点搜索二维边坡滑裂面。利用本文的滑裂面搜索方法搜索二维边坡的滑裂面，由极限平衡方法求出边坡的安全系数，算得的滑裂面和安全系数与其他文献中的方法算得的滑裂面和安全系数都比较接近，算得的安全系数与有限元结果也相差很小，说明了此方法的可靠性。通过有限位置的边坡水平位移增量梯度最大值点搜索三维边坡滑裂面。选取四种不同工况的边坡实例，确定任意形状的滑裂面，得到的滑裂面与其他文献中的方法得到的滑裂面相差比较小，论证了此方法的可靠性。为实际工程监测水平位移数据搜索边坡滑裂面及安全系数计算提供可行的方法。
　　确定三维边坡的滑裂面后，本文在相关学者提出的三维极限平衡方法的基础上，提出了一种理论基础较为严密和计算步骤相对简单的三维极限平衡方法，通过2个经典三维边坡实例，论述了此方法的可靠性。

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作者
袁冰;
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作者单位

哈尔滨工业大学;

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授予单位哈尔滨工业大学;
学科土木工程
授予学位硕士
导师姓名陈锐,裴华富;
年度 2016
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类岩石稳定性分析;
关键词
水平位移; 优化算法; 滑裂面; 数值模拟; 极限平衡方法;

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