岩土边坡刚体极限平衡法的误差根源与范围研究
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摘要
边坡的稳定性分析一直是边坡工程研究领域的核心问题。刚体极限平衡法作为各行业的规范指定方法，一直被工程设计人员普遍采用，随着研究的深入，不少分析研究人员均认识到刚体极限平衡法是一种不严密的可动解求解过程，存在较大的偏差，已有不少学者对这一方法在一些重要工程中应用的误差进行过对比分析研究，然而对这一方法的误差范围与其力学机理的系统量化分析研究尚未见报道。
本文从剖析刚体极限平衡法的理论基础、计算方法、参数选取、适用条件等方面入手，剖析了刚体极限平衡方法的3点自身缺陷和6点不足，并在此基础上采用了刚体极限平衡法(平面滑动破坏法、Sarma法、传递系数法、普遍条分法、Janbu法、Bishop法、Morgenstern-price法)与大型有限元法对比研究的方法，分析研究了平面直线型滑坡、平面折线型滑坡、平面圆弧型滑坡在渐进破坏中边坡的滑体弹塑性参数、滑面塑性参数)、滑床的弹塑性、以及极限平衡法无法考虑开挖应力释放等因素对边坡稳定性的影响与滑动面上的正应力、剪应力分布规律、安全系数的解答的差异。进一步探讨了刚体极限平衡法在进行岩土边坡稳定性分析时的误差根源与误差范围。并为工程设计人员提出分析边坡稳定性提出科学的依据。
在最后，本文总结了现有预应力锚固模拟方法及其存在的问题，并提出了一种预锚模拟的精细分析方法，该法不采用传统的两点集中力加力方式，而采用一点施加反
摘要
典纽困里绝里口，口旦绝月旦绝旦里目旦旦旦旦里，里里里组旦绝绝里口典口
方向的一组结点力与均布力，锚索体采用梁单元，砂浆采用界面单元。并且通过该法
与传统两点集中力法对比及其应力场、变形场、各应力等值线、锚索轴力分布、砂浆
中剪应力分布等方面分析，体现出这种方法的能够精确模拟预应力锚固的施作过程与
工作机理。另外，本文还提出了两种改进原有群锚模拟中没有考虑锚索限制变形的侧
向刚度贡献的方法，即后续张拉补偿法和锚索单元法，通过平面直线型滑动破坏中这
两种方法与传统群锚的两点集中力法的比较、分析，表明这两种方法的结果与实际情
况较为相符。
The stability of slopes is of great significance in highway, railway, hydro-electrical and mining engineering. As the direct method in Chinese criterions, the Rigid Limited Equilibrium Method has been widely used by engineers. With researching deeply, some geotechnical researcher had been understood that the RLEM which is mobility solving method is inaccurate. Many scholars have done much works in researching on the error-range using the parallel analysis between RLEM and others methods in some huge projects. However, it is not reported about the systemic and numerical analysis of this error range and mechanics mechanism.
In this paper, based on the analysis of the RLEM of theory foundation, computing method, preference, applicability, etc, we anatomized the RLEM of three self-deficiencies and six scarcities. Moreover, we adopted the parallel ways of contrasting the RLEM with the FEM and applied it to analyzing the impact of slide block of elasticity and plasticity, slip surface of coefficient and slip bed of elasticity, plasticity upon the stability of slope and in the plain linearity slope, the plain
refracted line slope and the plain arc slope. In addition, we discussed the warp of between the LEM of (Sarma, Janbu, Order, Bishop, Morgenstera-Price, etc) and the FEM of result and the distributing of positive stress and shear stress on the slip surface. Accordingly we introduced the above research to study the stability of slope in the constructing.
At the last of this paper, we summarized the deficiencies of simulating pre-stressing anchor and proposed the new and accurate simulating method which is given up the traditional tow points applied forces and applied a point reverse forces, made beam element simulate the anchor bolt, made interface element simulate concrete. In addition, we proposed two simulating methods applied on flock anchors which improved on considering the contribution of anchors' tangent-orientation stiff. One is post-stressing offset method; the other is anchor element method.
本文从剖析刚体极限平衡法的理论基础、计算方法、参数选取、适用条件等方面入手，剖析了刚体极限平衡方法的3点自身缺陷和6点不足，并在此基础上采用了刚体极限平衡法(平面滑动破坏法、Sarma法、传递系数法、普遍条分法、Janbu法、Bishop法、Morgenstern-price法)与大型有限元法对比研究的方法，分析研究了平面直线型滑坡、平面折线型滑坡、平面圆弧型滑坡在渐进破坏中边坡的滑体弹塑性参数、滑面塑性参数)、滑床的弹塑性、以及极限平衡法无法考虑开挖应力释放等因素对边坡稳定性的影响与滑动面上的正应力、剪应力分布规律、安全系数的解答的差异。进一步探讨了刚体极限平衡法在进行岩土边坡稳定性分析时的误差根源与误差范围。并为工程设计人员提出分析边坡稳定性提出科学的依据。
在最后，本文总结了现有预应力锚固模拟方法及其存在的问题，并提出了一种预锚模拟的精细分析方法，该法不采用传统的两点集中力加力方式，而采用一点施加反
摘要
典纽困里绝里口，口旦绝月旦绝旦里目旦旦旦旦里，里里里组旦绝绝里口典口
方向的一组结点力与均布力，锚索体采用梁单元，砂浆采用界面单元。并且通过该法
与传统两点集中力法对比及其应力场、变形场、各应力等值线、锚索轴力分布、砂浆
中剪应力分布等方面分析，体现出这种方法的能够精确模拟预应力锚固的施作过程与
工作机理。另外，本文还提出了两种改进原有群锚模拟中没有考虑锚索限制变形的侧
向刚度贡献的方法，即后续张拉补偿法和锚索单元法，通过平面直线型滑动破坏中这
两种方法与传统群锚的两点集中力法的比较、分析，表明这两种方法的结果与实际情
况较为相符。
The stability of slopes is of great significance in highway, railway, hydro-electrical and mining engineering. As the direct method in Chinese criterions, the Rigid Limited Equilibrium Method has been widely used by engineers. With researching deeply, some geotechnical researcher had been understood that the RLEM which is mobility solving method is inaccurate. Many scholars have done much works in researching on the error-range using the parallel analysis between RLEM and others methods in some huge projects. However, it is not reported about the systemic and numerical analysis of this error range and mechanics mechanism.
In this paper, based on the analysis of the RLEM of theory foundation, computing method, preference, applicability, etc, we anatomized the RLEM of three self-deficiencies and six scarcities. Moreover, we adopted the parallel ways of contrasting the RLEM with the FEM and applied it to analyzing the impact of slide block of elasticity and plasticity, slip surface of coefficient and slip bed of elasticity, plasticity upon the stability of slope and in the plain linearity slope, the plain
refracted line slope and the plain arc slope. In addition, we discussed the warp of between the LEM of (Sarma, Janbu, Order, Bishop, Morgenstera-Price, etc) and the FEM of result and the distributing of positive stress and shear stress on the slip surface. Accordingly we introduced the above research to study the stability of slope in the constructing.
At the last of this paper, we summarized the deficiencies of simulating pre-stressing anchor and proposed the new and accurate simulating method which is given up the traditional tow points applied forces and applied a point reverse forces, made beam element simulate the anchor bolt, made interface element simulate concrete. In addition, we proposed two simulating methods applied on flock anchors which improved on considering the contribution of anchors' tangent-orientation stiff. One is post-stressing offset method; the other is anchor element method.
引文
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