邊坡穩(wěn)定三維有限元直接搜索法及其在隧道施工中的應(yīng)用.pdf

1、本文對邊坡穩(wěn)定三維分析的基本方法做了比較系統(tǒng)的總結(jié)，并指出各種方法存在的問題，同時提出一種基于三維有限元應(yīng)力場計算邊坡安全系數(shù)與直接搜索臨界滑裂面的新方法。該方法克服了三維極限平衡分析方法在理論上引入較多假設(shè)條件，且搜索臨界滑裂面困難的問題；它直接采用三維有限元應(yīng)力場，不同于三維有限元強度折減法基于虛擬荷載上得出的實用價值；同時異于沿用極限平衡理論的有限元法仍需要進行條柱劃分，并事先假設(shè)滑裂面形狀及位置的缺點。在這種方法中，臨界滑裂面上

2、的應(yīng)力分布直接使用三維有限元計算的應(yīng)力結(jié)果，并且直接利用三維有限元的單元體網(wǎng)格面作為滑移面搜索網(wǎng)格面，鑒于有限元單元體網(wǎng)格和圖的直觀相似性，可以把網(wǎng)格抽象成圖，通過引用動態(tài)規(guī)劃中最優(yōu)化思想搜索臨界滑裂面。本文方法不需要假定三維滑裂面的形狀與位置，只需通過構(gòu)筑滑動模式，搜索出來的臨界滑裂面是由單元體的網(wǎng)格面以邊相互連接而成的一個空間曲面。 通過對三維有限元直接搜索法的研究，并將其應(yīng)用于隧道邊坡的穩(wěn)定性分析中，主要的研究內(nèi)容有：

3、 1、研究了動態(tài)規(guī)劃原理及其在三維邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用，引入圖論概念，構(gòu)筑出一種邊坡三維滑裂面的滑動模式，借助一個包含安全系數(shù)的輔助函數(shù)并通過動態(tài)搜索求得臨界滑裂面與最小安全系數(shù)； 2、采用C++程序設(shè)計語言，編制出邊坡三維穩(wěn)定性分析以及直接搜索法的程序，通過一些算例的對比分析，驗證本文方法的適用性，并討論了三維分析中的一些影響因素。 3、結(jié)合隧道邊坡的不同實際情況，考慮施工開挖過程、襯砌結(jié)構(gòu)及降雨滲流等方面的因素