基于有限元方法的高路堤自身沉降及边坡稳定性研究

论文摘要

我国高等级公路的建设当中,为了满足线形的需要,不可避免地采用高填方路堤的道路路基形式。高路堤的自身沉降及边坡稳定是关系到道路安全和使用性能的重要因素。有限元理论的发展为高路堤的自身沉降及边坡稳定性分析提供了一种有效的数值分析方法。本文采用土的弹塑性本构关系Drucker-Prager模型,研究利用有限元方法对高路基的自身沉降及边坡稳定性进行数值分析,探讨影响高路堤自身沉降的因素,分析了不同路堤高度及不同边坡形式条件下的高路堤工后自身沉降量。从分析结果中得出这两种因素对高路堤自身沉降的影响规律,为改进、完善高路堤的施工工艺提供了理论依据。在总结已有的边坡稳定性分析方法的基础上,详细介绍了利用有限元方法分析土坡安全系数的基本原理和分析流程。利用此方法分析了高路堤坡稳定性随路堤高度及路堤边坡形式改变的变化规律。同时,为了验证有限元法分析土坡安全系数的可靠性,利用传统的Bishop法作了对比分析。主要进行了以下工作:1、总结归纳土的典型本构关系,对比各种本构关系的特点,确定适宜于高路堤自身沉降及边坡稳定性非线性有限元分析的填土材料本构关系。2、利用非线性有限元方法,探讨影响高路堤自身沉降的因素,分析不同路堤高度及不同边坡形式条件对高路堤工后自身沉降量的影响,以得出其中的影响规律。3、总结已有的边坡稳定性分析方法,详细介绍高路堤坡稳定性分析的有限元方法。利用此方法分析路堤边坡安全系数随路堤高度及路堤边坡形式改变的变化规律。同时,利用传统方法进行对比分析,验证有限元法分析土坡安全系数的可靠性。研究结果表明,采用Drucker-Prager弹塑性本构关系进行高路堤的自身沉降变形及稳定性分析是可靠的,路堤高度及边坡形式对高路堤的自身沉降变形及稳定性具有规律性的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 高路堤自身沉降及边坡稳定性研究现状
• 1.2.1 高路堤自身沉降研究现状
• 1.2.2 高路堤边坡稳定性分析方法
• 1.3 本文的研究内容
• 第2章 土的本构关系及有限元分析方法
• 2.1 引言
• 2.2 土的本构关系
• 2.2.1 土的弹性本构关系
• 2.2.2 土的弹塑性本构关系
• 2.3 弹塑性有限元求解过程
• 2.4 本章小结
• 第3章 高路堤自身沉降变形有限元分析
• 3.1 引言
• 3.2 高路堤有限元模型的建立
• 3.3 路堤高度对自身沉降变形的影响
• 3.3.1 路堤高度对自身沉降变形的影响
• 3.3.2 路堤高度对横向不均匀沉降的影响
• 3.4 边坡形式对路堤自身沉降变形的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 高路堤边坡稳定性有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 边坡稳定性极限平衡分析法
• 4.2.1 瑞典条分法
• 4.2.2 毕肖普法（Bishop 法）
• 4.2.3 简布条分法（Janbu 法）
• 4.3 边坡稳定性有限元分析方法
• 4.3.1 边坡稳定性有限元分析方法基本原理
• 4.3.2 有限元分析方法分析边坡稳定性实例
• 4.4 路堤高度对边坡稳定性的影响
• 4.5 路堤边坡形式对边坡稳定性的影响
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 后记和致谢