矢量和法与三维边坡动力稳定性研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jun_er
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为研究矢量和法在三维边坡动力稳定性分析中的应用,从矢量和法的基本理论出发,结合动力有限元法,提出了一种用于三维边坡动力稳定性分析的新方法,为该问题的研究提供了新思路。  首先从静力问题出发,利用简单均质边坡算例检验了矢量和法理论与安全系数计算程序;重点研究了采用动力有限元法计算滑面应力场时的难点问题,包括动力无限元边界及相应的地震动输入方式等;在此基础上,通过建立有限元-无限元耦合分析模型,研究了三维简单边坡的动力稳定性问题,提出了以矢量和法和动力有限元法为基础的三维边坡动力稳定分析方法;最后利用这种方法对中国西南部某大型堆积体边坡的动力稳定性问题进行了分析。主要研究成果如下:  1.矢量和法是基于边坡滑面当前应力场的分析方法,该方法安全系数的计算无需迭代,能节省计算成本,在动力问题的分析中优势明显,对经典算例的分析表明,该方法计算结果合理可靠;  2.结合动力有限元法,给出了利用矢量和法进行三维边坡动力稳定性分析的基本步骤以及需要注意的方面;  3.针对ABAQUS中有限域与无限域的交接面为三角形的情况,给出了一种退化的无限元单元,并研究了相应的地震动输入方式;在通过合理性验证后将其应用于工程实例中,取得了良好的效果;  4.三维边坡的动力稳定性分析表明,矢量和法的滑动力或抗滑力极值与安全系数极值之间没有对应关系;  5.边坡的动力响应分析表明,三维边坡的地震响应特性受地形的影响很大,地震波穿越多种不同介质时,波形发生较大变化;且复杂地形条件下的地震响应时长通常比简单地形下的要长;堆积体对地震波具有较好的吸收效果。
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