基于PFC2D双面坡循环动载下破坏模式及机理研究

论文摘要

地震是诱发山体地震滑坡失稳的重要因素之一。本文利用颗粒流离散元法软件(PFC2D)对双面坡循环动载下的破坏模式及机理进行了研究。通过振动台试验,研究了三组工况双面坡工况在循环动载下的变形破坏过程及其动力响应规律。建立双面坡PFC2D数值模型,进行计算模拟。其结果与振动台试验中记录的数据结果进行对比,论证了数值模型的有效性与适用性。通过数值模拟进一步研究了三组工况双面坡的微观破坏过程与机理。得出三组工况在循环动载作用下,破坏模式模式分别为振松-浅表滑移、拉剪-滑移、震溃-滑移。破坏机理分别为往复动载下的拉致、拉剪效应、双坡共拉效应。对三组工况双面坡坡顶受静力时的破坏过程进行数值模拟计算,以对比动力下破坏过程的差异性。首先结合极限承载力的理论论证了该方法的合理性。在极限力条件下分别对三组工况双面坡持续加载研究其破坏过程。得出,静力下坡体主要是沿滑移线破坏,随着加载的持续进行,其滑移线逐步增多。差别在于随黏聚力增高,其滑移面破裂性越强。而动力下双面坡滑移面通常是一个主滑移面,沿主滑移面滑移的滑体上有可能会有次滑面。在工况2基础上,进一步研究了内部含裂缝双面坡的破坏过程。主要包括坡中部含水平裂缝、坡中部含斜裂缝、左侧坡脚含水平裂缝、坡体内含服从马尔可夫分布的随机裂缝等4组工况。得出,在动力作用下,含预设裂缝双面坡,其破坏均为沿预设裂缝滑移破裂,并在预设裂缝处发生明显的断裂集中,其滑裂面沿预设裂缝处的发展贯通。在工况2基础上,分别保持坡度、坡高不变对另一个参量进行增减,研究了总共7个不同几何参数的工况。得出,随着坡度及坡高增加,坡体的破坏表现为:稳定-局部破坏-渐进破坏-拉剪滑移-拉裂滑移-拉裂破碎滑移的发展趋势。并且随着坡高坡度增加,其滑体的更具有整体性,并且滑面更深。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 选题背景及研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 地震下双面坡破坏模式及动力响应
•     1.2.2 边坡在循环荷载下的破坏模式
•     1.2.3 边坡破坏模式及机理
•     1.2.4 模型试验方法
•     1.2.5 数值模拟方法
•   1.3 本文研究内容
•   1.4 技术路线
• 第二章 双面坡振动台试验与数值模型
•   2.1 振动台试验方案
•     2.1.1 振动台简介
•     2.1.2 土体材料及参数
•     2.1.3 制备试验模型情况
•     2.1.4 试验模型监测点布置方式
•     2.1.5 加载方案
•   2.2 数值模型构建
•     2.2.1 颗粒流本构关系简介
•     2.2.2 数值模型构建情况及其监测点设置
•     2.2.3 数值模型土体参数标定结果
•     2.2.4 数值模型加载方式
•   2.3 本章小结
• 第三章 双面坡动力破坏过程及其机理研究
•   3.1 坡体表观破坏过程分析
•   3.2 监测点运动过程分析
•     3.2.1 监测点X向速度位移分析
•     3.2.2 动力响应分析
•   3.3 坡体微观破坏过程及机理分析
•     3.3.1 工况1 微观破坏过程及机理分析
•     3.3.2 工况2 微观破坏过程及机理分析
•     3.3.3 工况3 微观破坏过程及机理分析
•   3.4 本章小结
• 第四章 双面坡静力破坏过程分析
•   4.1 静力加载表观破坏特性
•     4.1.1 工况1 静力表观破坏过程
•     4.1.2 工况2 静力表观破坏过程
•     4.1.3 工况3 静力表观破坏过程
•   4.2 静力加载微观破坏过程
•     4.2.1 工况1 微观破坏过程
•     4.2.2 工况2 微观破坏过程
•     4.2.3 工况3 微观破坏过程
•   4.3 本章小结
• 第五章 含裂缝双面坡动力破坏特性
•   5.1 含平裂缝双面坡破坏过程分析
•     5.1.1 表观破坏过程
•     5.1.2 微观破坏过程分析
•   5.2 含斜裂缝双面坡破坏过程分析
•     5.2.1 表观破坏过程
•     5.2.2 微观破坏过程分析
•   5.3 坡角处含裂缝双面坡破坏过程分析
•     5.3.1 表观破坏过程
•     5.3.2 微观破坏过程分析
•   5.4 含随机分布裂缝双面坡破坏过程分析
•     5.4.1 表观破坏过程
•     5.4.2 微观破坏过程分析
•   5.5 本章小结
• 第六章 不同尺寸双面坡动力破坏分析
•   6.1 坡角30°双面坡动力破坏过程分析
•     6.1.1 表观破坏模式
•     6.1.2 动力响应分析
•     6.1.3 微观破坏过程分析
•   6.2 坡角40°双面坡动力破坏过程分析
•     6.2.1 表观破坏模式
•     6.2.2 动力响应分析
•     6.2.3 微观破坏过程分析
•   6.3 坡角60°双面坡动力破坏过程分析
•     6.3.1 表观破坏模式
•     6.3.2 动力响应分析
•     6.3.3 微观破坏过程分析
•   6.4 坡高60cm双面坡动力破坏过程分析
•     6.4.1 表观破坏模式
•     6.4.2 动力响应分析
•     6.4.3 微观破坏过程分析
•   6.5 坡高100cm双面坡动力破坏过程分析
•     6.5.1 表观破坏模式
•     6.5.2 动力响应分析
•     6.5.3 微观破坏过程分析
•   6.6 坡高150cm双面坡动力破坏过程分析
•     6.6.1 表观破坏模式
•     6.6.2 动力响应分析
•     6.6.3 微观破坏过程分析
•   6.7 坡高200cm双面坡动力破坏过程分析
•     6.7.1 表观破坏模式
•     6.7.2 动力响应分析
•     6.7.3 微观破坏过程分析
•   6.8 本章小结
• 结论及展望
•   主要结论
•   研究展望
• 致谢
• 参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王植

导师: 杨兵

关键词: 双面坡,循环动载,颗粒流,破坏模式,振动台试验

来源: 西南交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,地质学,地质学,地球物理学,工业通用技术及设备

单位: 西南交通大学

分类号: P315;P642.22

DOI: 10.27414/d.cnki.gxnju.2019.001490

总页数: 124

文件大小: 13226K

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