强透水砂卵石边坡三维有限元渗流稳定分析

论文摘要

边坡是指具有倾斜坡面的岩土体。土质边坡中的渗透破坏是非常复杂的一个问题,也是边坡破坏的主要形式之一,由于本文所研究的南水北调中线工程的重要性和地质条件的复杂性,所以研究渠道边坡的渗流情况,对于正确评价边坡的安全性、预测边坡渗透破坏发生的形式和具体位置、对边坡的稳定分析进行了科学的指导等,有重要的理论和实际意义。本文以Seep3D研究软件和理正边坡稳定分析计算软件为平台,以南水北调中线漳古段SG6标段中的横断面图93+621标段为原型,建立了渠道边坡的三维有限元渗流模型,并对边坡的渗流进行了稳定分析。本文的主要工作为：在查阅大量国内外资料的基础之上,对渗流的发展概况进行了总结,简单介绍了渗流的基本规律和基本概念,然后介绍了渗流的基本方程,分别是渗流的运动方程、连续性方程和基本微分方程,概述了边坡稳定分析中几种常用的方法,分别是瑞典条分法、简化Bishop方法、杨布条分法和不平衡推力法。在两种不同的地下水位情况下,建立了南水北调中线漳古段SG6标段的三维有限元渠道边坡的渗流模型,得到了边坡内部的渗透情况,得出了浸润线的精确坐标和曲线图,应用理正边坡稳定分析软件,采用简化Bishop方法,在渗流分析的基础上对边坡进行了稳定分析,计算出了边坡的抗滑稳定安全系数。通过和《堤防工程设计规范》所要求的抗滑稳定安全系数相比,得到的结论是,南水北调中线漳古段SG6标段边坡在施工期渠道边坡是安全的,并且利用Seep3D软件对边坡进行渗流分析是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 项目背景与必要性
• 1.2 项目研究的目的和意义
• 1.3 地下水渗流国内外现状、水平与发展趋势
• 1.4 稳定分析国内外现状、水平与发展趋势
• 1.4.1 边坡稳定分析方法概述
• 1.4.2 极限平衡条分法
• 1.5 渗流对边坡的作用途径
• 1.6 本文研究的主要内容和技术路线图
• 1.6.1 本文研究的主要内容
• 1.6.2 本文的技术路线图
• 1.7 本章小结
• 第2章 渗流分析的基本规律和微分方程
• 2.1 概述
• 2.2 渗流的基本概念
• 2.2.1 渗流的分类
• 2.2.2 渗流的基本计算公式
• 2.3 渗流的基本定律
• 2.3.1 达西定律
• 2.3.2 达西渗透定律公式的适用范围
• 2.3.3 达西定律公式的推广
• 2.4 渗流的基本参数
• 2.5 渗流的基本方程
• 2.5.1 渗流的运动方程
• 2.5.2 渗流的连续性方程
• 2.5.3 渗流的基本微分方程
• 2.6 渗流的边界条件
• 2.6.1 二维渗流的基本方程
• 2.6.2 定解条件
• 2.6.3 初始条件
• 2.6.4 边界条件
• 2.7 本章小结
• 第3章 边坡稳定分析
• 3.1 概述
• 3.2 无粘性土土坡稳定性分析
• 3.2.1 一般情况下的无粘性土土坡
• 3.2.2 有渗流作用时的无粘性土坡
• 3.3 边坡稳定的分析方法
• 3.3.1 瑞典条分法
• 3.3.2 毕肖普条分法
• 3.3.3 杨布条分法
• 3.3.4 不平衡推力法
• 3.4 莫尔—库伦强度破坏准则
• 3.4.1 土的抗剪强度规律
• 3.4.2 土的极限平衡状态
• 3.5 本章小结
• 第4章 有限元在渗流问题上的求解
• 4.1 有限单元法概述
• 4.2 有限单元法求解的基本思想和步骤
• 4.2.1 有限单元法求解的基本思想
• 4.2.2 有限单元法的基本求解
• 4.3 有限元控制方程—三维渗流稳定问题
• 4.4 本章小结
• 第5章 SEEP3D软件介绍和工程实例
• 5.1 关于软件SEEP3D的介绍
• 5.2 SEEP3D软件分析均匀土石坝渗流的程序
• 5.2.1 Seep3D的操作程序
• 5.2.2 Seep3D软件的总结
• 5.3 本章小结
• 第6章 南水北调中线工程漳古段渗流计算
• 6.1 工程总体概况
• 6.1.1 渠道基本概况
• 6.1.2 左岸排水建筑物基本情况
• 6.2 气象水文资料
• 6.2.1 气象基本资料
• 6.2.2 水文基本资料
• 6.3 工程地质资料
• 6.4 渠道模型建立及其渗流计算计算结果
• 6.4.1 模型建立条件概述
• 6.4.2 三层渠道模型水位高程5米计算结果
• 6.4.3 三层渠道模型水位高程7米计算结果
• 6.5 本章小结
• 第7章 边坡稳定分析计算
• 7.1 理正软件功能概述
• 7.2 理正软件的主要界面
• 7.2.1 理正软件的操作流程图
• 7.2.2 等厚土层土坡稳定计算数据交互界面
• 7.3 计算参数的选定
• 7.4 边坡稳定分析结果
• 7.5 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文