基于有限元極限平衡法的土工結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析研究.pdf

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1、乂連鍵大華ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ屬±導(dǎo)恆巧交ＤＯＣＴＯ民ＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ參＾＾１ｗ基于有限元極限平衡法的ｉ：工結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析研究＇＇Ｉ學(xué)科專業(yè)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿劉±玄作者姓名邵龍?zhí)督淌冢崳娗煽h教肺Ｄｒ，ＬｉＸｉａｎｌｉｎｇｉｇ；ｎ＿２０１５年７月１４曰答辯日期博±學(xué)位論文基于有限元極限平衡法的±工結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＳｔａｂｌｌｓｉｓｏｆｏｉｌｕｃｔｕｒｅｓＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｉｔｅｉ化ｙＡｎａＳＳｔｒ

2、ＦｙＥｌｅｍｅｎｔＬｉｍｉｔＥｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍＭｅ化ｏｄ作者姓名：劉±乙學(xué)號(hào)：１１００３０１１指導(dǎo)教師：邵龍?zhí)督淌冢崳姡模颍牐蹋椋牐兀椋幔睿纾欤椋睿纾崳妼W(xué)科、專業(yè)：工程力學(xué)２０１５年７１答辯日期：月４日乂蓮巧義乂緣ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大連理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明，作者鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的／成果。盡我所知，除文中己經(jīng)注明引用內(nèi)容矛口致謝的地方外，本論文不包含其他個(gè)人或一集體己經(jīng)發(fā)表的研巧成果，也不包含其他己申請(qǐng)學(xué)位或其他用

3、途使用過的成果。與我同工作的同志對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)均己在論文中做了明確的說明并表示了謝意。若有不實(shí)么處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。學(xué)位論文題目：基于有限元極限平衡法的主工結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析研究古。列／ｒ日期：年作者簽名：７月日大連理工大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本人完全了解學(xué)校有關(guān)學(xué)位論文知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于大連理工大學(xué)，允許論文被查閱和借閱。學(xué)校有權(quán)保留論文并向國(guó)家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，可■將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)，可Ｗ采用影印、縮印據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索、或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。學(xué)

4、位論文題目：基于有限元極限平衡法的±工結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析研究看和夏方／戶作者簽名：日期：年７月曰引幣如日期：如處年７月日碎＾＿＿＾國(guó)娜大連理工大學(xué)博±學(xué)位論文摘要穩(wěn)定分析是±力學(xué)中的經(jīng)典問題，也是巖±工程師在設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的問題，例如，±巧、堆石巧、重力坡、堤防等建筑物的穩(wěn)定；地基的承載力和基礎(chǔ)的穩(wěn)定；主動(dòng)、被。，動(dòng)±壓力的確定及支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；隧洞的破壞和圍巖的穩(wěn)定；等等從理論的角度看很多學(xué)者認(rèn)為邊坡穩(wěn)定一理論體、±壓力和地基承載力這王個(gè)領(lǐng)域的分析方法屬于同一。系，并主張建立統(tǒng)的數(shù)值方法隨著電子計(jì)算機(jī)和數(shù)值計(jì)算方法在巖±及相關(guān)工程領(lǐng)域

5、的廣泛應(yīng)用，穩(wěn)定分析數(shù)值。方法獲得蓬勃發(fā)展，其中，有限元極限平衡法成為極具代表性的方法其應(yīng)用范圍從均質(zhì)王坡擴(kuò)大到±石項(xiàng)、基坑支護(hù)等相關(guān)穩(wěn)定問題。該方法適用性廣、實(shí)用性強(qiáng)，前景廣闊。本文在對(duì)穩(wěn)定分析方法的研究成果及最新進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)評(píng)述的基礎(chǔ)上，介紹了有限元極限平衡法的基礎(chǔ)理論，采用該方法分析±力學(xué)中的Ｈ大穩(wěn)定問題：±壓力、地基承載力和邊坡穩(wěn)定。另外，針對(duì)硬化／軟化圍巖，提出采用有限元極限平衡法模擬隧澗的開挖損傷區(qū)一一。最終，完善這用于±工結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析的統(tǒng)數(shù)值方法。主要包括Ｗ下研究成果：一１提出種二維滑動(dòng)面優(yōu)化搜索方法。發(fā)展了粒子群與模式搜索串聯(lián)混合淆動(dòng)

6、面（）搜索方法，并應(yīng)用于±工結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析，提島了計(jì)算程序的使用效率與計(jì)算精度。巧邊坡穩(wěn)定分析及相關(guān)問題研究。分析了±材料參數(shù)對(duì)有限元極限平衡法計(jì)算結(jié)果的影響及相對(duì)復(fù)雜的邊坡的穩(wěn)定問題。具體分析了泊松比及剪脹角對(duì)該方法的影響，。并給各自出Ｔ解釋在使用有限元極限平衡法過程中，基于有限元應(yīng)力場(chǎng)確定的滑動(dòng)面一上的剪應(yīng)力可能出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，針對(duì)這種情況提出個(gè)的有效的解決方案。針對(duì)幾個(gè)典型的邊坡穩(wěn)定算例，驗(yàn)證了所提出的搜索方法。另外，論證了采用有限元極限平衡法分析多級(jí)邊坡的可行性。（３確定主動(dòng)、被動(dòng)±壓力及其對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)面形狀。朗肯和庫(kù)侖理論是解決±壓力），問題中的主要

7、方法，但在計(jì)算中常常假設(shè)其滑動(dòng)面為平面（直線）是不合理的。所Ｗ，提出了采用有限元極限平衡法求解±壓為問題，并揭示了合理的滑動(dòng)面形狀。同時(shí)，拓展了Ｔｅｒｚａｇｈｉ的被動(dòng)±壓力對(duì)數(shù)螺線法，使其使用范圍更加廣泛；并提出主動(dòng)王壓力對(duì)數(shù)螺旋線法。進(jìn)而，對(duì)比了有限元極限平衡法與對(duì)數(shù)螺旋線法，結(jié)果顯示二者計(jì)算所得的滑動(dòng)面位置一、形狀致。（４）確定地基承載力及其滑動(dòng)面形狀。分析了考慮基礎(chǔ)寬度、地基重度和地基與基礎(chǔ)間的摩擦的地基承載力問