地震作用下框架锚杆加固边坡稳定性可靠度分析

论文摘要

西北地区沟壑纵横,在各类基础设施建设中,遇到了大量的边坡工程,并且大部分边坡工程均处于地震扰动区。地震作用具有明显的随机不确定性,一次地震发生过程中的地震加速度也是随时间波动的,因此采用传统的单一安全系数法无法准确反映边坡在地震作用下的稳定性状况。可靠度理论可以考虑各种因素的随机性对边坡稳定性的影响,从而得出边坡的失效概率与可靠度指标,因此可采用可靠度理论对框架锚杆加固边坡在地震作用下的稳定性进行分析。本文基于可靠度理论,通过考虑土体抗剪强度参数和地震作用的随机不确定性,采用验算点法对框架锚杆加固边坡的稳定性可靠度进行分析,并采用本文方法对边坡工程实例进行了可靠度计算。最后采用Geo-Studio有限元软件对框架锚杆加固边坡在地震作用下的可靠指标与失效概率进行计算。其主要研究内容如下所述:（1）通过考虑地震作用沿坡高的放大效应,建立边坡稳定性分析模型,采用水平条分法进行边坡地震动力稳定性计算。然后将计算结果与Geo-Studio有限元计算结果进行对比分析,验证本文边坡动力稳定性计算结果的合理性。（2）在已有边坡稳定性可靠度研究的基础上,考虑地震作用以及边坡岩土体参数的不确定性,利用本文得到的边坡地震稳定性计算公式,建立边坡地震稳定性可靠度计算的极限状态方程。然后采用验算点法进行地震作用下边坡可靠指标计算,根据可靠度计算结果分析边坡在地震作用下的稳定性程度。（3）结合工程实例,采用岩土有限元软件Geo-Studio建立框架锚杆加固边坡有限元模型。首先通过将不同参数设置为随机变量,分析各参数的随机性对边坡稳定性的影响程度;然后通过设置随机变量参数不同的变异系数,分析各参数变异性对边坡可靠度的影响情况;最后通过输入不同峰值加速度的地震波,分析不同地震强度作用下边坡的稳定性。（4）将理论计算结果与数值模拟计算结果进行对比,分析两种计算结果存在差异的原因,并以此验证本文计算方法的合理性。最终发现两种方法所得边坡在地震作用下可靠指标与失效概率基本一致。这表明本文方法对于计算框架锚杆加固边坡在地震作用下的稳定性可靠度具有一定的指导作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 地震作用下边坡稳定性研究现状
•     1.2.2 框架锚杆加固边坡稳定性研究现状
•     1.2.3 边坡可靠度分析研究现状
•     1.2.4 边坡动力可靠度分析研究现状
•   1.3 框架锚杆加固边坡稳定性可靠度分析中存在的问题
•   1.4 主要研究内容及技术路线
•     1.4.1 主要研究内容
•     1.4.2 技术路线
• 第2章 边坡稳定性可靠度计算参数随机性统计分析
•   2.1 引言
•   2.2 随机变量参数分析
•     2.2.1 边坡岩土体参数随机性分析
•     2.2.2 地震作用随机性分析
•     2.2.3 地震作用沿坡高放大效应的试验与数值模拟研究
•   2.3 地震作用下边坡动力可靠度计算分析
•     2.3.1 边坡地震动力可靠度基本原理
•     2.3.2 边坡地震动力可靠度计算方法
•   2.4 本章小结
• 第3章 边坡地震稳定性分析模型建立及稳定性计算
•   3.1 引言
•   3.2 框架锚杆加固边坡作用机理分析
•     3.2.1 框架锚杆加固边坡特点
•     3.2.2 框架锚杆加固边坡相关因素计算分析
•     3.2.3 锚杆受力破坏类型
•   3.3 地震作用下框架锚杆加固边坡稳定性模型建立及计算
•     3.3.1 地震作用下边坡临界滑移面的确定
•     3.3.2 边坡稳定性计算模型建立及基本假定
•     3.3.3 基于水平条分法的边坡地震稳定性安全系数计算
•     3.3.4 工程实例边坡地震稳定性计算分析
•   3.4 本章小结
• 第4章 框架锚杆加固边坡地震稳定性功能函数建立及可靠度计算
•   4.1 引言
•   4.2 框架锚杆加固边坡稳定性可靠度计算
•     4.2.1 极限状态方程的建立
•     4.2.2 地震峰值加速度当量正态化
•     4.2.3 基于验算点法的边坡地震稳定性可靠度计算
•   4.3 边坡地震稳定性可靠度工程算例计算分析
•     4.3.1 工程概况
•     4.3.2 参数选取及设计方案
•     4.3.3 地震作用下边坡稳定性可靠度计算
•   4.4 本章小结
• 第5章 地震作用下边坡稳定性可靠度数值模拟分析
•   5.1 引言
•   5.2 边坡有限元模型建立及参数选取
•     5.2.1 有限元软件概述及模型的建立
•     5.2.2 Monte Carlo抽样次数分析
•     5.2.3 土体本构模型及参数分布类型选取
•   5.3 有限元计算结果分析
•     5.3.1 地震作用下边坡水平位移分析
•     5.3.2 地震作用下边坡稳定性分析
•     5.3.3 地震作用下边坡可靠度分析
•     5.3.4 对比分析
•   5.4 本章小结
• 结论与展望
•   结论
•   展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间获得的学术成果
• 附录B 攻读学位期间参与的基金及项目

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 时轶磊

导师: 叶帅华

关键词: 边坡稳定性,框架锚杆,可靠度,失效概率,地震作用

来源: 兰州理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 兰州理工大学

基金: 国家自然科学基金项目(51508256)“基于可靠度的框架预应力锚杆加固边坡地震稳定性分析”

分类号: TU43;TU476

总页数: 77

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