西安建筑科技大学硕士学位论文高填方边坡的稳定性分析与治理措施研究.doc
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1、西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论 文 西安建筑科技大学硕士学位论文 高 填方 边坡的稳定性分 析与 治理措 施研究 专 业:岩土工程 硕 士 生:李 桂 贤 指导教师:李 辉 副教授摘要 随着我国西部大开发战略决策的实施,西部地区的基础设施建设得到了空前的发展。由于特殊的环境地貌,在西部山区工程建设过程中经常会遇到 高填深挖的问题,由此形成的高边坡变形和稳定性问题均十分突出。相对于低边坡而言,高边坡的变形破坏机制更复杂,因此,如何准确分析这些高边坡的变形并且保证其在正常运营时期的稳定性满足安全要求已经成为边坡应用工程中急需解决的关键技术问题。 本文对土质高填方边坡的稳定
2、分析和治理措施进行了研究。以某土质高填方边坡项目为研究出发点,探讨土质高填方边坡的变形破坏形式,分析影响土质高边坡稳定因素的作用机理及其敏感性。采用极限平衡法和有限元强度折减法分析研究了土质高填方边坡,重点分析其稳定性和变形破坏机制。对比两种方法对边坡变形和稳定性的分析结果,总结了土质高填方边坡的变形破坏特征,综合评价了土质高填边坡的稳定性。根据高边坡的变形特征,结合工程实际情况,本文拟定了四种高填方边坡治理方案。考虑了六个评价指标,运用熵权多目标决策法对拟定的四种边坡治理方案进行优化选择,理论分析优选得到的边坡治理措施的加固机理,并运用数值模拟方法进一步分析治理后的高填方边坡防护结构的受力特
3、性。 关键词: 高填方边坡;稳定性;灰 色关联分析 ;有限元强 度折减法; 熵权多目标决策 西安建筑科技大学硕士学位论 文 The Resea rch of the Stability and the Reinfo rcement measures of Hig h Fill S lo pe Specialty: Geotechnical Engineering Na me: Li Guixian Inst ructo r: Associate Pro f. Li Hui ABSTRACT With the imp lementatio n o f the decisio n- making
4、o f Chinas western develop ment strategy, the wes tern regio ns infrastructure construction has been an unprecedented develop ment. Dur ing to the special enviro nmental land forms, in the process o f the engineering co ns tructio n, we often encounter the p rob lem o f high ly fill and ferret o ut
5、in the western mo untain. So the res ulting high s lope defor matio n and stab ility iss ues are ver y pro minent. Relative to the lo w slope, the deformation and failure mechanis ms o f high slope are mo re co mp lex. Therefore, an accurate analysis o f the high-slope defo rmation and the enforceme
6、nt to ensure the stab ility o f the nor mal operating period to meet the security req uirements have become the key technical issues in th e app licatio n o f slope engineer ing. In this paper, the analysis of stab ility and optimizatio n o f enfo rcements o f the high so il fill slope have been s t
7、udied. As a star ting po int fo r the research, o ne soil high fill slope p roject has been used to exp lore the for m of the so il high fill slop e defo rmation and failure, and to analyze the mechanism o f actio n and sensitivity o f the high so il s lope stability factors. Limit eq uilib rium met
8、hod and finite element strength reduction are used to analyze and s tud y the so il high fill slope, fo cusing o n the analysis of its stab ility and the defo r matio n and failure mechanisms. By comparing o ne of the two res ults o f the two calculation methods with the other, the defo rmatio n and
9、 failure mechanisms o f high so il fill slope have been summarized and the co mprehensive evaluation o f the stab ility of the high slope have been done. Based o n the defo rmation and failure characteristics of high so il fill slope and geological conditio ns o f the engineering, fo ur enfo rcement
10、s were been proposed in this paper. And the method o f entrop y weight multi-objective decis io n which co nsider ed the six evaluatio n indexes was used to op timize the fo ur 西安建筑科技大学硕士学位论文 enfo rcements. Analys is o f the reinforcement mechanism of the op timal enfo rcement and the numerical simu
11、 latio n have been do ne to further analyze the mechanical character istic of the o f high fill slope protectio n structures after treatment. Keywo rds: High fill slope; stab ility; grey correlation analysis; strength red uctio n finite element method; Entrop y weight multi- objective decisio n西安建筑科
12、技大学硕士学位论文 目 录 1 绪论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.1 论文的研究背景. 1 1.2 国内外研究现状. 1 1.2.1 边坡稳定性分析方法研究现状. 1 1.2.2 边坡加固技术发展现状. 3 1.3 研究目的. 4 1.4 研究内容、技术路线. 4 2 边坡稳定性分析相关 理论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.1 边坡分类. 7 2.2
13、土质边坡变形破坏形式. 7 2.3 影响边坡稳定因素. 9 2.3.1 影响因素. 9 2.3.2 灰色关联度法的主次因素的敏感性分析. 11 2.4 边坡稳定性分析方法. 13 2.4.1 极限平衡法. 13 2.4.2 有限单元法. 17 3 土质高填方边坡有限 元分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.1 MIDAS/GTS 有限元程序 . 19 3.2 土质高填方边坡数值模拟在 GTS 中的实现. 19 3.2.1 初始地应力场的建立. 19 3.2.2 模型的建立. 20 3.2.3 土-筋材
14、接触面处理 . 21 3.2.4 本构模型的选取. 22 3.2.5 土质高填方边坡有限元分析的实现过程. 23 3.3 本章小结. 24 4 高填方边坡稳定性分 析与治理措施研究 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 4.1 工程概述. 25 4.1.1 地层岩性. 25 I 西安建筑科技大学硕士学位论 文 4.1.2 水文地质条件 . 26 4.2 基于极限平衡法的高填方边坡稳定性分析 . 26 4.2.1 计算分析方法 . 26 4.2.2 计算工况及参数选取 . 27 4.2.3 安全系数 . 27 4.2.4 计算结果分析 . 29
15、 4.3 MIDAS/GTS 数值模拟分析 . 30 4.3.1.计算范围及模型概化 . 30 4.3.2.数值模拟中弹性模量和泊松比的取值 . 31 4.3.3.计算模型的建立 . 31 4.3.3.1 基本假定. 31 4.3.3.2 建模过程与网格划分. 31 4.3.3.3 边界条件与荷载. 32 4.3.4.计算结果分析 . 32 4.4 高填方边坡治理措施研究 . 41 4.4.1 高填方边坡治理措施的优化选择 . 41 4.4.1.1 熵权多目标优选决策法原理. 41 4.4.1.2 高填方边坡治理方案的熵权多目标优选决策. 44 4.4.2 加筋土作用机理 . 48 4.4.2
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