邊坡穩(wěn)定三維有限元直接搜索法及其在隧道施工中的應用.pdf

1、本文對邊坡穩(wěn)定三維分析的基本方法做了比較系統的總結，并指出各種方法存在的問題，同時提出一種基于三維有限元應力場計算邊坡安全系數與直接搜索臨界滑裂面的新方法。該方法克服了三維極限平衡分析方法在理論上引入較多假設條件，且搜索臨界滑裂面困難的問題；它直接采用三維有限元應力場，不同于三維有限元強度折減法基于虛擬荷載上得出的實用價值；同時異于沿用極限平衡理論的有限元法仍需要進行條柱劃分，并事先假設滑裂面形狀及位置的缺點。在這種方法中，臨界滑裂面上

2、的應力分布直接使用三維有限元計算的應力結果，并且直接利用三維有限元的單元體網格面作為滑移面搜索網格面，鑒于有限元單元體網格和圖的直觀相似性，可以把網格抽象成圖，通過引用動態(tài)規(guī)劃中最優(yōu)化思想搜索臨界滑裂面。本文方法不需要假定三維滑裂面的形狀與位置，只需通過構筑滑動模式，搜索出來的臨界滑裂面是由單元體的網格面以邊相互連接而成的一個空間曲面。 通過對三維有限元直接搜索法的研究，并將其應用于隧道邊坡的穩(wěn)定性分析中，主要的研究內容有：

3、 1、研究了動態(tài)規(guī)劃原理及其在三維邊坡穩(wěn)定性分析中的應用，引入圖論概念，構筑出一種邊坡三維滑裂面的滑動模式，借助一個包含安全系數的輔助函數并通過動態(tài)搜索求得臨界滑裂面與最小安全系數； 2、采用C++程序設計語言，編制出邊坡三維穩(wěn)定性分析以及直接搜索法的程序，通過一些算例的對比分析，驗證本文方法的適用性，并討論了三維分析中的一些影響因素。 3、結合隧道邊坡的不同實際情況，考慮施工開挖過程、襯砌結構及降雨滲流等方面的因素