關于邊坡穩(wěn)定性分析開題報告范文

　　邊坡穩(wěn)定性的一般理解是邊坡中的滑動體沿滑面破壞，即抗滑力與滑動力之比。當比值等于1,為極限平衡狀態(tài)；大于1,為穩(wěn)定狀態(tài)；小于1,為不穩(wěn)定狀態(tài)。這是一種巖體破壞的穩(wěn)定性概念。以下是邊坡穩(wěn)定性分析開題報告范文，供大家參考。

　　邊坡穩(wěn)定性分析開題報告范文

　　題目：山西某黃土邊坡的穩(wěn)定性分析

　　1 選題背景及意義

　　1.1.1 選題背景

　　近年來，在黃土地區(qū)特別是在山西，隨著建筑物的大量興建和人們對空間的不斷開發(fā)、利用，邊坡工程越來越多，邊坡支護的形式也多種多樣。由于人們對建筑邊坡工程復雜性認識不夠、工程經(jīng)驗不足，加上黃土本身土質的特殊性，因此在工程施工中，支護結構選擇不當或支護強度設計不夠，以及不加強雨水及生產(chǎn)、生活用水管理，使邊坡浸水。所有這些造成許多邊坡工程事故，給國家經(jīng)濟及人民生命財產(chǎn)造成巨大損失。例如2007年4月27日，青海省銀鷹金融保安護衛(wèi)有限公司基地發(fā)生一起邊坡支護工程坍塌事故，造成數(shù)人死傷，經(jīng)濟損失達數(shù)十萬元。事故調查結果顯示，施工單位在沒有進行任何地質災害危險性評估的情況下，擅自施工，且邊坡支護設計方案未按照規(guī)范設計，以及施工過程中也沒有根據(jù)現(xiàn)場的實際情況采取有效的防護措施，違反了建筑邊坡工程技術規(guī)范施工工藝流程，從而導致了事故的發(fā)生。像這樣的例子還有許多。

　　巖土工程界普遍認為引起邊坡工程失穩(wěn)事故的主要原因是工程地質勘察存在問題、邊坡支護設計存在問題、邊坡工程施工存在的問題以及邊坡工程在使用中存在不當?shù)葐栴}。而邊坡工程的設計又是最為重要的一方面，所以對于邊坡工程事故應當著重于這一方面的研究。

　　1.1.2 選題意義

　　邊坡工程的設計及其穩(wěn)定性問題是結構力學、土力學、水文地質學等諸多工程領域學科的交匯，是一項涉及范圍較廣、難度較大的系統(tǒng)工程。同時，這是一項具有較強綜合性的課題，勘察、設計、施工等各個環(huán)節(jié)對于邊坡支護的穩(wěn)定都有巨大的影響，任何失誤都可能產(chǎn)生嚴重的后果。

　　我國現(xiàn)在正大力發(fā)展中西部地區(qū)，而大部分黃土都分布在中西部地區(qū)，那么關于黃土邊坡穩(wěn)定性問題是在發(fā)展國家中西部的過程中所不能回避的問題。如在邊坡支護過程中由于勘察、設計、施工等不當導致黃土滑坡對人民生命、財產(chǎn)安全構成威脅問題等等。想要解決這些問題都必須對黃土邊坡穩(wěn)定做相應的研究。本文主要從設計角度討論了黃土邊坡穩(wěn)定性分析方法及產(chǎn)生邊坡工程事故的原因，進而試圖完善對邊坡工程事故的分析與研究，為以后類似工程的安全進行提供參考依據(jù)。

　　1.2 國內外邊坡穩(wěn)定性分析研究現(xiàn)狀

　　1.2.1 國外研究現(xiàn)狀

　　邊坡的穩(wěn)定性研究迄今已有一百多年的歷史。英國的賴爾在一個多世紀之前就在《地質學原理》一書中涉及到了邊坡失穩(wěn)的問題，并且認為水是引起邊坡失穩(wěn)的首要原因。在此之后所有與巖土工程相關的問題，幾乎都對邊坡的穩(wěn)定性展開了研究。所有邊坡問題的研究都起始于自然邊坡的滑坡，過程的關鍵在于找到與所求最小安全系數(shù)相接近的主滑面的位置[1].19世 紀 中 葉Fellenius（1927）就提出了有關邊坡穩(wěn)定分析的瑞典圓弧法。由于滑裂面是圓弧面，此法將土條底部的應力近似地投影到土條重量的法線方向。將假設滑移面之上的土體分成若干個豎直土條，將作用于各土條上的所有力進行力與力矩之間的平衡分析，又因為圓弧面的法向力過圓心，求距較為方便，可以較為簡便地求出土體在極限平衡狀態(tài)下穩(wěn)定的安全系數(shù)。由于瑞典圓弧法忽略了土條間的相互作用力的影響，所以是比較適用的一種方法[2].

　　Bishop（畢肖普，1950）考慮了土條間力的相互作用。他改進了傳統(tǒng)意義上的瑞典圓弧法，并且提出了關于邊坡穩(wěn)定的安全系數(shù)這一重要定義，假設土條之間存在水平方向的相互作用力，求得土條底部的法向力，從而求出安全系數(shù)。畢肖普忽略了條間的切向力，所得到的方法即為國內外廣泛使用的畢肖普簡化式。由于推導中僅僅忽略了條間切向力，因此畢肖普簡化法比瑞典條分法更為合理。之后一段時間，邊坡的穩(wěn)定性研究相繼發(fā)展出Lowe-Karafiath法（1960）、Sarma法（1973,1979）等各類方法，它們統(tǒng)稱為極限平衡法。這些方法原則上都是將滑動體劃分為若干個微小土條而展開分析的。不同的極限平衡法假設的相應條件有所不同，雖然假設條件對于邊坡穩(wěn)定性計算的結果有一定的影響，但是對于結果的分析驗證了適當?shù)臈l件下依然可以使用極限平衡法。

　　除了極限平衡法之外，還有極限分析法即所謂的能量法，此法就是我們所學過的上限定理。通過假定滑動土體為剛性、并且已知滑移面所在的位置。借助于位移協(xié)調條件，基于虛功原理求解滑動體處于極限狀態(tài)時的極限荷載、穩(wěn)定系數(shù)。但是由于滑動土體之間還存在非線性關系，而且土體并非為理想的剛體，因此該方法仍然存在局限性。

　　與極限平衡法相比，有限元法更加精確，且無須任何假定就能對邊坡的穩(wěn)定進行分析計算。有限元法與其他方法最大的不同之處在于，它在考慮了滑動土體中的應力-應變關系的同時，還能滿足相應的力學平衡條件。有限元法主要基于滑裂面上應力分析和強度折減分析理論。Zienkiewicz（1975）等首次借助折減系數(shù)研究出土坡穩(wěn)定分析的強度折減彈塑性有限元法。有限元法目前已經(jīng)成為最有效、通用性最強、應用最廣泛的方法之一[3~12].

　　1.2.2 國內研究現(xiàn)狀

　　邊坡支護工程在我國出現(xiàn)較晚。國內對于邊坡工程的系統(tǒng)研究是在中華人民共和國成立之后，隨著國家的不斷發(fā)展、經(jīng)濟建設的水平不斷提高，工程建設涉及的邊坡也越來越多，因此對于邊坡的穩(wěn)定性研究也日益加深。我國對邊坡工程穩(wěn)定性研究大致分三個時段[13]:

　　（1）被動治理時期。20世紀50年代初，由于對邊坡變形破壞所產(chǎn)生的危害性缺乏認識，在建設中盲目地挖方，時常有邊坡失穩(wěn)事故的發(fā)生，從而被迫對已發(fā)生事故的邊坡重新進行勘測、研究和治理。既延誤了工期，又增加了成本，對人力和物力產(chǎn)生很大的浪費。

　�。�2）專項研究時期。人們經(jīng)過不斷的施工實踐探索，逐漸意識到要有效地預防、減輕邊坡失穩(wěn)所造成的災害，必須系統(tǒng)地深入研究各種邊坡的類型，包括分布條件、水文條件及其發(fā)生和運動的機理等。對此國內的專家們列出了若干個專題進行探討和研究。

　�。�3）從治理為主到預防為主的過渡時期，并逐漸形成一系列防治理論體系（20世紀80年代至今）。包括通過削減緩坡使得滑坡的體重減輕來達到穩(wěn)定的目的；通過防滲和排水、支擋、錨固、注漿和噴射混凝土表面等措施，逐漸過渡到以預防為主的邊坡支護體系。隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，不穩(wěn)邊坡失穩(wěn)所造成的影響也變得更加地突出，對于防災減災的要求也更高。進入21世紀，科學技術水平大大地提高，計算機軟件分析的能力也大大提高，這對于邊坡工程的穩(wěn)定性研究具有極大的幫助。

　　1.2.3 國內外邊坡的治理研究現(xiàn)狀

　　19世紀中期，西方國家就開始著手研究邊坡治理的方法，但由于各項理論知識處于初步發(fā)展階段，而且各種研究的技術水平還達不到要求，所以只能研究一些較為簡單的小型邊坡。且研究的手段也較為單一，多數(shù)通過削減坡度和設置擋土墻來治理邊坡。到了20世紀中期以后，經(jīng)濟建設蓬勃發(fā)展，西方各國開始大興土木工程，日益增加的工程建設也使得邊坡災害越來越多地出現(xiàn)在人們眼前，大家開始意識到對于邊坡的預防和治理的重要性，于是人工支護邊坡工程開始逐漸被采用，而且取得了明顯的成效。人工支護邊坡經(jīng)歷了三個重要的發(fā)展階段[14~15]:

　�。�1）第一階段發(fā)生在20世紀中葉以前，當時的西方國家為了經(jīng)濟的發(fā)展，大力地開采礦產(chǎn)資源。為了便于運輸，修建了許多的鐵路以及公路，正是由于這些工程的興建引起的大量邊坡滑坡問題，才使得邊坡理論逐漸被人們研究分析。

　�。�2）第二階段發(fā)生在20世紀50年代之后的數(shù)十年，人們逐漸學會使用抗滑樁來代替擋土墻進行邊坡支護，這樣能夠有效地避免使用擋土墻而引發(fā)的施工所帶來的困難。

　　（3）第三階段發(fā)生在20世紀80年代之后，人們逐漸開始用挖孔抗滑樁來對一些大型的邊坡工程進行治理，同時還出現(xiàn)了錨索這一更加有效的治理方法。錨索以其優(yōu)良的力學性能和較高經(jīng)濟性很快地便應用于各類邊坡的支護之中。

　　對于國內治理邊坡來說，相較于國外要晚了許多。起初都是使用抗滑擋土墻進行簡便的治理，但這種方法最大的缺點就是不穩(wěn)定，受到稍許的外力就會發(fā)生失穩(wěn)。例如隴海鐵路在建設時只采取了簡便的邊坡支護手段，其后多次造成滑坡以及巖體的破碎崩塌等事故，嚴重地影響了鐵路的運營。

　　在20世紀50年代末，國家開始重視邊坡工程的防治。在總結和吸取了各類工程的經(jīng)驗和教訓之后，對于滑坡的形成條件、運動機理以及新的更加有效的防治措施有了更深入的研究。20世紀60年代末開始大量應用的抗滑樁技術，它能夠有效地處理一些較大的邊坡支護問題。其后到了80年代又出現(xiàn)了更為先進流行的噴錨技術。我國在經(jīng)過不斷的研究之后，也逐漸開始應用這項技術，它不但具有比抗滑樁更優(yōu)秀的力學性能，而且具有更高的經(jīng)濟性，能夠廣泛地運用于各類邊坡支護。90年代之后，各類理論研究和技術手段也更加成熟�？蚣苠^固、壓力注漿錨固等等邊坡治理技術更加成熟，也更加廣泛地運用于各類邊坡工程的治理。

　　1.3 研究思路與研究內容

　　1.3.1 研究思路

　　本文通過現(xiàn)場實踐勘查與軟件分析相結合，在充分了解本工程地區(qū)的地質條件的前提下，依據(jù)“地質過程機制分析-量化評價”的學術思想體系以及“系統(tǒng)工程地質學”的方法論為指導，著重對于山西某黃土邊坡工程的穩(wěn)定性進行了分析與評價。以現(xiàn)有的邊坡工程研究數(shù)據(jù)為前提，在充分掌握本實例邊坡工程的地質條件之后，通過原型調研與室內分析相結合、模式分析與模擬研究相結合、層次分析與系統(tǒng)評價相結合的思路，系統(tǒng)而全面地研究了影響邊坡工程穩(wěn)定性的條件及邊坡可能發(fā)生的失穩(wěn)形態(tài)等問題；分析所研究的結果，并得出邊坡工程的穩(wěn)定性評價結果；基于可能引起邊坡失穩(wěn)的原因，提出合理的工程處理措施。

　　1.3.2 研究內容

　　123下一頁 本文擬以山西某黃土邊坡工程事故為背景，首先對邊坡支護穩(wěn)定性進行分析、總結；利用理正巖土6.5軟件采用極限平衡法針對工程實際設計方案對邊坡的穩(wěn)定性進行計算，并將計算結果與邊坡施工后的實際穩(wěn)定狀態(tài)進行對比；其后，結合GEO5數(shù)值分析軟件進行有限元計算分析，通過數(shù)值模型，得出現(xiàn)有設計方案安全性的結論，并提出相應的處理措施；最后，對邊坡進行重新設計計算，并利用理正巖土6.5及GEO5軟件驗證新設計方案的安全性、合理性。具體內容如下：

　�。�1）首先簡單地介紹邊坡工程的研究背景和意義，簡述邊坡工程的發(fā)展歷程以及國內外的研究現(xiàn)狀。

　�。�2）闡述邊坡穩(wěn)定支護的理論以及計算設計方法。

　�。�3）掌握山西某黃土邊坡工程的背景與工程地質條件，及其邊坡工程失穩(wěn)的情況。

　　（4）分別利用理正巖土6.5和GEO5軟件對邊坡原支護設計方案進行穩(wěn)定性驗算，并將所得計算結果與實際施工后的失穩(wěn)狀況進行比較，得出原設計方案的不安全性結論。

　�。�5）對原支護設計方案進行改進，提出新的設計方案，并再次利用理正巖土6.5和GEO5軟件進行計算，驗證新方案的安全性、合理性。

　　1.4 研究方法和技術路線

　　1.4.1 研究方法

　　本文在對邊坡工程大背景介紹的前提下，運用理正巖土軟件，利用極限平衡法計算原設計方案的安全性。同時通過GEO5有限元軟件建立模型，進行數(shù)值模擬分析，最后和理正軟件分析結果以及邊坡按原設計施工后實際的穩(wěn)定狀態(tài)進行對比，分析并得出結論。

　　1.4.2 技術路線

　　2 提綱

　　目 錄

　　摘 要

　　Abstract

　　第1章 緒論

　　1.1選題背景及意義

　　1.1.1選題背景

　　1.1.2選題意義

　　1.2國內外邊坡穩(wěn)定性分析研究現(xiàn)狀

　　1.2.1國外研究現(xiàn)狀

　　1.2.2國內研究現(xiàn)狀

　　1.2.3國內外邊坡的治理研究現(xiàn)狀

　　1.3研究思路與研究內容

　　1.3.1研究思路

　　1.3.2研究內容

　　1.4研究方法和技術路線

　　1.4.1研究方法

　　1.4.2技術路線

　　第 2 章 邊坡工程穩(wěn)定性分析原理

　　2.1概述

　　2.2邊坡穩(wěn)定性的影響因素

　　2.3黃土性質對于邊坡穩(wěn)定性的影響

　　2.4邊坡穩(wěn)定性分析方法

　　2.4.1定性分析方法

　　2.4.2定量分析方法

　　2.4.3極限平衡法

　　2.4.4數(shù)值計算分析法

　　2.5邊坡工程防護與加固

　　2.6邊坡穩(wěn)定性分析軟件簡介

　　2.6.1理正巖土6.5軟件簡介

　　2.6.2GEO5軟件簡介

　　2.7本章小結

　　第3章 某事故廠房邊坡工程地質條件及支護簡況

　　3.1區(qū)域地質背景

　　3.2場地工程地質條件

　　3.2.1工程地質條件

　　3.2.2水文地質條件

　　3.2.3水的腐蝕性分析與評價

　　3.2.4地基土的腐蝕性分析與評價

　　3.2.5地震效應

　　3.3巖土物理力學性質指標

　　3.3.1土工試驗數(shù)據(jù)

　　3.3.2原位測試數(shù)據(jù)

　　3.4地基土承載力

　　3.5濕陷性分析評價

　　3.5.1地基濕陷等級的確定

　　3.5.2濕陷土層厚度及分布情況

　　3.5.3濕陷性分析與評價

　　3.6實例邊坡支護簡況及其變形破壞情況

　　3.6.1實例邊坡支護簡況

　　3.6.2實例邊坡變形破壞情況

　　3.7本章小結

　　第4章 廠房邊坡的極限平衡穩(wěn)定驗算分析

　　4.1邊坡的等級與計算方法

　　4.2穩(wěn)定性分析的基本公式

　　4.2.1通用方法計算公式

　　4.2.2《建筑邊坡工程技術規(guī)范》計算公式

　　4.2.3其他因素的影響

　　4.3計算剖面

　　4.4計算參數(shù)

　　4.4.1地震信息

　　4.4.2水位信息

　　4.4.3地層參數(shù)選取

　　4.5邊坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性分析

　　4.5.1簡化Bishop法計算

　　4.5.2 Janbu法計算

　　4.6現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定性計算結果

　　4.7邊坡穩(wěn)定性計算結果分析

　　4.8本章小結

　　上一頁123下一頁 第5章 廠房邊坡支護數(shù)值模擬

　　5.1有限元在巖土工程中的應用

　　5.1.1概述

　　5.1.2有限單元強度折減法

　　5.1.3穩(wěn)定系數(shù)的定義

　　5.1.4本構模型的選取

　　5.1.5屈服準則的選取

　　5.1.6流動法則的選取

　　5.1.7滑裂面的確定

　　5.1.8邊坡失穩(wěn)的判據(jù)

　　5.2 19-19剖面工況數(shù)值計算結果

　　5.2.1邊坡原始狀態(tài)穩(wěn)定性分析

　　5.2.2 19-19剖面各工況穩(wěn)定性分析

　　5.2.3兩種方法計算結果分析對比評價

　　5.3本章小結

　　第6章 廠房邊坡新的支護設計與驗算

　　6.1 19-19邊坡新的加固設計方案

　　6.2理正巖土對邊坡新方案的穩(wěn)定性驗算

　　6.2.1簡化Bishop法計算

　　6.2.2 Janbu法計算

　　6.2.3理正軟件邊坡穩(wěn)定性計算結果

　　6.3 GEO5軟件對邊坡新支護方案的穩(wěn)定性驗算

　　6.4新方案兩種計算的對比分析

　　6.5本章小結

　　結論與建議

　　結論

　　建議

　　參考文獻

　　致謝

　　3 研究進度

　　1、20XX.X.X~20XX.X.X 完成開題報告編寫，質量達到規(guī)定要求

　　2、20XX.X.X~20XX.X.X 完成基本計算過程

　　3、20XX.X.X~20XX.X.X 完成畢業(yè)論文正文編寫，提交論文初稿，由指導教師批閱、修改。

　　4、20XX.X.X~20XX.X.X 提交論文二稿，由指導教師批閱、修改。

　　5、20XX.X.X~20XX.X.X 交畢業(yè)論文正本，質量達到規(guī)定要求。

　　6、20XX.X.X~20XX.X.X 指導教師將評閱好的畢業(yè)論文交教研室，進行形式審查，上網(wǎng)查詢及交叉評閱。

　　7、20XX.X.X~20XX.X.X 答辯

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