基于大变形的软土路堤边坡稳定性分析

论文摘要

在软土路基填土过程中，人们习惯使用小变形的假定，即假定土体的沉降变形足够小，这样的假定可以很好的简化问题并在实际中具有很好的适用性。不过当软土路基的荷载水平较高时，由于软土具有含水量高、压缩性大、强度低、透水性差等特点，加载后，路基会发生很大的沉降，此时就有必要考虑大变形的影响。针对这种实际情况，本文运用大变形理论有限元法对软土路堤稳定性进行了研究，主要做了如下几方面的工作：一、由于软土边坡在失稳破坏时，会发生相当大的位移和变形，单元应变可能达到10％或20％以上，为更好的模拟实际情况，利用大变形有限元强度折减法对路堤进行稳定性研究，并与小变形的分析结果作了比较。二、路堤荷载施加后，软土路基会发生较大的沉降，同时地下水会对原来在水位之上的路堤土会产生浮力作用。在考虑沉降和地下水等因素的基础上，分析了其对稳定性产生的影响。三、考虑了软基抗剪强度随地基固结变形不断发展而提高的影响，在软土路基固结大变形分析的基础上，按大、小变形有限元强度折减法对路堤稳定性进行了分析。四、探讨了多种路堤加载计划对路堤稳定性的影响，对加载计划的合理性进行了分析。五、讨论了路堤断面的结构形式、加筋长度和位置等对路堤稳定性的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 边坡稳定性发展和现状
• 1.2.2 有限元强度折减法
• 1.2.3 大变形固结理论
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 大变形有限元强度折减法
• 2.1 大变形固结有限元法
• 2.1.1 物体运动和变形的物质描述和空间描述
• 2.1.2 变形梯度、体元、面元
• 2.1.3 应变与应变率
• 2.1.4 应力与应力率
• 2.1.5 大变形理论的基本方程
• 2.1.6 大变形固结方程的矩阵表达
• 2.1.7 大变形固结有限元方程的推导
• 2.2 有限元强度折减法
• 2.2.1 强度折减法的基本原理
• 2.2.2 边坡失稳破坏的判断准则
• 2.3 Plaxis程序介绍
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 Plaxis程序组成
• 2.3.3 本构模型的介绍
• 第三章 软土路堤边坡大变形稳定性分析
• 3.1 安全系数的确定方法
• 3.2 计算模型及其参数
• 3.3 大小变形有限元强度折减法比较
• 3.3.1 几何构形和计算方法
• 3.3.2 计算结果及其分析
• 3.3.3 参数的影响分析
• 3.4 固结对稳定性的影响分析
• 3.4.1 固结条件下抗剪强度的增长
• 3.4.2 考虑抗剪强度增长的软土路堤稳定性分析方法
• 3.4.3 固结沉降对稳定性的影响分析
• 3.4.4 固结过程中地下水对稳定性的影响分析
• 3.4.5 堆载方案的比较
• 3.5 本章小结
• 第四章 提高路堤稳定性的工程措施
• 4.1 反压护道
• 4.2 加筋
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 进一步研究的建议
• 参考文献
• 致谢