發(fā)布時間：2020-07-05 10:44

【摘要】：傳統(tǒng)有限元強度折減法采用線性強度準(zhǔn)則來分析邊坡的穩(wěn)定性,然而,大量實驗結(jié)果表明巖土材料大多遵循非線性的強度準(zhǔn)則,尤其在低應(yīng)力區(qū),其非線性特征十分顯著,因此,近似將非線性強度準(zhǔn)則簡化為線性強度準(zhǔn)則會導(dǎo)致巖土體穩(wěn)定性計算方面的偏差。本文以目前常用的兩種非線性強度準(zhǔn)則(即廣義Hoek-Brown(HB)準(zhǔn)則和非線性Mohr-Coulomb(MC)準(zhǔn)則)為例,對基于應(yīng)力點瞬時線性化強度參數(shù)的廣義強度折減法(GSRFEM)進(jìn)行研究,主要研究內(nèi)容如下:(1)兩種HB參數(shù)折減法研究:比較由σci、GSI和mi組合成的四種參數(shù)折減方案的折減效果,分析HB參數(shù)折減優(yōu)選方案和等效MC參數(shù)折減法的適用范圍;(2)廣義強度折減法研究:以HB準(zhǔn)則為例,分析單元均一化瞬時線性化參數(shù)折減(Element-IL-SSRFEM)和應(yīng)力點瞬時線性化參數(shù)折減(Point-IL-SSRFEM)兩種方法的差異,探討廣義強度折減法的合理性;(3)三種瞬時線性化方法研究:以HB準(zhǔn)則和非線性MC準(zhǔn)則為研究對象,利用廣義強度折減技術(shù),評價最小化安全系數(shù)法(ILmin_FOS)、幾何關(guān)系法(ILGeo)和二分試算法(ILBisec)三種方法的求解效果。通過上述研究,本文獲得的成果如下:(1)對于非線性HB準(zhǔn)則,三參數(shù)等比折減優(yōu)選方案和等效MC參數(shù)折減法兩者的計算結(jié)果只有在HB強度參數(shù)的取值較小時才有參考價值;(2)數(shù)值結(jié)果表明,與Element-IL-SSRFEM相比,Point-IL-SSRFEM對有限元網(wǎng)格劃分的要求低,在計算結(jié)果精度和計算效率方面有突出優(yōu)勢,因此,基于應(yīng)力點瞬時線性化強度參數(shù)的廣義強度折減法是可行的;(3)對于同一應(yīng)力狀態(tài),三種瞬時線性化方法確定的瞬時MC強度參數(shù)是相同的,因此,在廣義強度折減法中,改變瞬時線性化方法對其計算結(jié)果的影響甚微;(4)在廣義強度折減法中,使用不同的瞬時線性化方法會導(dǎo)致計算效率方面的差異,對于HB準(zhǔn)則,ILGeo-GSRFEM因在計算效率方面的優(yōu)勢而被推薦使用,對于非線性MC準(zhǔn)則,推薦使用的則是ILmin FOs-GSRFEM。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU43
【圖文】：

ｅｋ－Ｂｒｏｗｎ準(zhǔn)則在ｒ－＜ｒ？空間的表達(dá)式逡逑［４９＾據(jù)巖體破壞時ＨＢ強度包線與Ｍｏｈｒ圓在＾－＾空間的幾何關(guān)系Ｂ準(zhǔn)則正應(yīng)力？和剪應(yīng)力ｒ的表達(dá)式（具體的推導(dǎo)過程見３．１．１）和式（２－６）所示，逡逑Ｗ邐？＋：）：邐（ａｍｂ（ｍｂ＜７ｊａｃｉ＋ｓ）邋＋２逡逑＜ＴｃＡｍｈ＜ＪＪ＜Ｊｃｉ＋ｓＹ邐ｆ邐ａ＼邋丫１逡逑ｘ邋＝邐７＾邐：邐—ｐ—邋ｌ邋＋邋ｍｂ＾－邋＋邋ｓａｍｈ（ｍｂｃｒｊ（７ｃｌ＋ｓ）邋＋２邋＾邐Ｖ邐）逡逑強度準(zhǔn)則在�。海�0？？空間的表達(dá)式為逡逑／邋＼ａ￣ｌ逡逑＇Ｉ：邋＝邋（ＣＪｎ－（Ｊｉ）＾ｘ邋＋邋ａｍｂ邋ｍ＾邋＋邋ｓ＼邐Ｖ邋＾Ｃｉ邋）逡逑是根據(jù)式（２－７）繪制的ＨＢ強度包絡(luò)線，展現(xiàn)了邋ｔ和％之間的非線．逡逑

逡逑在圖２－３中，對比四種參數(shù)折減方案對抗剪強度的降低效果，發(fā)現(xiàn)三種兩參數(shù)逡逑等比折減方案對抗剪強度的降低幅度均小于參照折減，而三參數(shù)等比折減方案對逡逑抗剪強度的降低幅度大于參照折減，四種方案的折減效果為：＆／、和ＧＳ／的等逡逑比折減方案＞＆／和的等比折減方案＞邋ＧＳ／和ｍ，的等比折減方案＞＆，和ＧＳ／的等比逡逑折減方案。由此可知，不同的ＨＢ強度參數(shù)會對抗剪強度產(chǎn)生不同訥影響，＆，＋、ＧＳ／逡逑和三者的作用效果如下：ｍ，＞＾＞ＧＳ７；而且，抗剪強度的降低幅度與折減參數(shù)逡逑的個數(shù)有關(guān)，對ＨＢ強度參數(shù)考慮的越全面，抗剪強度的降低幅度越顯著。逡逑２．３．２算例分析逡逑圖２－４為兩個巖質(zhì)邊坡算例的幾何尺寸和網(wǎng)格劃分，邊坡巖體的物理力學(xué)參數(shù)逡逑如表２－２所示。逡逑（３０ｍ邐）逡逑卜逡逑＜邐邐邐匕邐邐邐＞逡逑（ａ）邐７０ｍ逡逑＜邐５５ｍ邐＾逡逑（ｂ）邐１０５ｍ逡逑圖２－４邊坡尺寸及網(wǎng)格劃分：（ａ）算例１；邋（ｂ）算例２逡逑Ｆｉｇ．２－４邋Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｅｌｅｍｅｎｔ邋ｇｒｉｄｓ邋ｆｏｒ邋ｓｌｏｐｅ邋ｅｘａｍｐｌｅｓ：邋（ａ）邋ｅｘａｍｐｌｅ邋１；邋（ｂ）邋ｅｘａｍｐｌｅ邋２．逡逑表２－２邊坡巖體材料參數(shù)逡逑Ｔａｂｌｅ邋２－２邋Ｍａｔｅｒｉａｌ邋ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ邋ｆｏｒ邋ｔｗｏ邋ｓｌｏｐｅ邋ｅｘａｍｐｌｅｓ逡逑邊坡參數(shù)邐五／ＭＰａ邐ｖ邐ｙ／（ｋＮ／ｍ３）邐ｆｆ？／ＭＰａ邐ＧＳＩ邐ｍ

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2742495