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土体稳定性弹塑性大变形有限元分析

土体稳定包括土坡稳定和地基稳定,是土力学的基本课题之一,是岩土工程的一个重要研究内容。传统的土体稳定分析方法极限平衡法、极限分析法虽经验丰富,但理论上缺点明显。有限单元法是一种理论体系更为严密的方法,近期基于弹塑性小变形理论的有限元强度折减系数法进行土体稳定分析在国内外受到关注,已取得了一些可观的研究成果。已有研究表明,土体失稳是局部化变形形成与发展的结果,是弹塑性大变形问题,尤其软土更表现出大位移、大应变,因此,在分析中不仅要考虑土体的材料非线性,还要引入大变形问题的几何非线性分析方法。本文对大变形研究成果进行分析总结的基础上,对土体失稳过程中弹塑性大变形的问题,采用Updated Lagrangian描述方法,建立了土体稳定分析的弹塑性大变形有限元模型,提出了坐标更新和非线性方程组线性化的方法;在土体本构模型中采用了适合进行土体稳定分析的Mohr-Coulomb准则,同时考虑了土体拉伸屈服及拉伸屈服后强度软化对土体稳定性的影  (本文共126页) 本文目录 | 阅读全文>>

《哈尔滨工程大学学报》2005年02期
哈尔滨工程大学学报

条形基础稳定性弹塑性大变形有限元分析

大型工程建筑物的地基稳定问题是一个重要问题,随着计算技术的飞速发展,用有限单元法进行土体工程稳定性评价日趋广泛.通常有限元法多侧重于材料非线性,而忽略了几何非线性.土体失稳过程是局部化变形的形成和发展的结果,其累积塑性应变已超过小应变的界限,是一种大应变的弹塑性问题.在解决这种问题时,既要考虑到材料非线性,又要考虑几何非线性问题.几何非线性包含2层含义[1]:一是位移与应变之间的关系是非线性的,二是变形过程包含有刚体转动.这些是小变形几何性分析不能解决的,因此,要分析大变形土体失稳过程,必须引入大变形几何非线性分析方法.对土体失稳过程中弹塑性大变形的问题,采用大变形问题的UpdatedLagrangian描述方法(U.L),建立了土体稳定分析的弹塑性大变形有限元模型;提出了坐标更新和非线性方程组线性化的方法;计算了在铅直荷载作用下条形基础无重量地基的稳定性.并与弹塑性小变形有限元法和经典Prandtl解相比较,以分析其适应性.在...  (本文共5页) 阅读全文>>

《安徽建筑》2008年04期
安徽建筑

土质边坡稳定性弹塑性大变形有限元分析

0前言土坡稳定是土力学的基本课题之一,是岩土工程的一个重要研究内容。土坡稳定分析是经典土力学最早试图解决而至今仍未圆满解决的课题,传统的极限平衡法、极限分析法虽经验丰富,但理论上局限性明显。近期基于弹塑性小变形理论的有限元强度折减系数法进行土坡稳定分析在国内外受到关注,已取得了一些可观的研究成果,但离工程应用尚有一定距离。现有研究表明,土坡失稳是局部化变形形成与发展的结果,是弹塑性大变形问题。随着计算机和数值计算技术的发展,以及对土体破坏机理和影响因素研究的深入,采用能更精确反映客观现象的弹塑性大变形理论进行稳定性研究已是趋势所在。因此,本文基于ABAQUS大型非线性软件平台,采用弹塑性大变形理论,考虑土体的材料非线性和变形的几何非线性,用有限元强度折减系数法进行土坡稳定分析。1土的本构模型与有限元强度折减法对于地基土的Mohr-Coulomb破坏条件可以表达为F=q-3p'sin!+3ccos"!3cosθσ-sinθσsin...  (本文共2页) 阅读全文>>

宁夏大学
宁夏大学

边坡稳定性弹塑性大变形有限元分析

边坡的稳定性问题一直是土木工程中的一个重要的问题,它已变成同地震和火山并列的全球性三大地质灾害(源)之一,也就是广为人知的滑坡、泥石流。这种破坏,轻者引起边坡的破坏,重者摧毁边坡下的构筑物,引起重大的经济损失,甚至造成人员伤亡。因此探寻一种能够较准确地分析边坡的稳定性、减少滑坡灾害发生的方法是一件十分有益的事情。几何非线性有限元方法能够较准确地模拟岩土体实际地质状况,并能考虑岩土体的非线性本构关系,可以比较真实地反映边坡的实际变形和应力分布规律。本文在应用有限元方法分析边坡的稳定性时,着重引入计算大变形问题的更新的拉格朗日方法,并进一步建立了弹塑性大变形有限元分析方程式。评价边坡的稳定性时,一般来说要给出一个安全系数。建立在刚体极限平衡基础上的各种方法由于其工作状态是虚拟的,因而无法分析边坡破坏的过程。采用逐步降低抗剪强度法,即在非线性有限元计算过程中逐步降低材料的抗剪强度,可以模拟材料由强减弱的过程的边坡稳定性态,继而由边坡在...  (本文共61页) 本文目录 | 阅读全文>>

《岩石力学与工程学报》2004年S1期
岩石力学与工程学报

边坡稳定性弹塑性大变形有限元强度折减分析

1前言近年来,随着经济的日益发展,在诸如水电、露天采矿、能源及交通等地质工程活动领域出现了越来越多的高陡边坡,这些边坡影响着人们的生产生活。众所周知,分析土坡稳定性问题当前常用的是有限单元法,它有传统的极限平衡法难以比拟的优点。但是通常的有限单元法都是基于小变形的假设,当边坡荷载引起了不可忽略的边坡位移或应变时,计算将变得不准确[1]。这时应该采用非线性的应变-位移关系,平衡方程也必须考虑变形对平衡的影响。弹塑性大变形有限元理论是以有限变形和非线性场论为理论基础,包含小变形理论。基于大变形理论的弹塑性有限元分析往往可以对实际工程给出满意的解释。多数边坡的破坏是在雨季发生,降水造成了边坡土体荷载加大,更为严重的是引起了土体强度的降低,导致边坡变形。对于现存的许多没有破坏但有明显变形的边坡,如何确定它的稳定状况是人们非常关心的问题。本文以铜川下石节煤矿筛分场边坡为例,采用弹塑性大变形有限元理论,结合土体强度折减法,对边坡的失稳机理进...  (本文共5页) 阅读全文>>

《山西建筑》2012年25期
山西建筑

土体稳定性分析的数值方法

1问题概述一部分土体相对另一部分土体产生位移以至丧失原有稳定性的现象,称为土体的失稳。基坑支护、边坡加固、隧洞开挖等地下工程方案设计的核心问题是保持土体稳定性。土体抗剪强度的难于求解导致目前土体稳定的判断主要采用工程方法,如瑞典圆弧法、泰勒图表法、条分法等。这些方法一般以工程经验为基础,通过假设得到土体宏观的抗滑力和滑动力,将其比值定义为安全系数。工程方法虽有一定的合理性,但缺乏缜密的力学分析作为理论基础,属于半经验半理论公式,同一分析对象采用不同的分析方法可能得到不同的分析结果;在方法的选择上,亦无明确合理的规定,从而给分析人员带来选择上的困难。本文从微观入手,依据土体抗剪强度的准确求解探索土体稳定判断的数值方法。2分析原理对土而言,国际上通用的强度准则为摩尔—库仑定理:τf=c+σtg(1)其中,τf为土的抗剪强度;c为土的粘聚力;σ为作用于剪切面的法向应力;为土内摩擦角。从材料力学应力状态分析可得到一点大、小主应力值及...  (本文共4页) 阅读全文>>

《工程地质学报》2006年05期
工程地质学报

考虑非饱和粘性土含水量变化的地铁隧道围岩土体稳定性分析

1引言非饱和土力学性质变化特性与其自身结构、吸力、含水量等因素相关,其中含水量变化起重要作用。对于某一土体工程来说,土体的结构与密度在局部范围内的变化不会太大,相对而言,由于降雨入渗以及管线渗漏等原因,土体含水量往往会有动态变化,含水量的变化对力学参数的影响也表现出动态变化的趋势,对工程稳定性的影响更明显。非饱和粘性土的含水量是影响其物理力学性质的重要因素,含水量与土体强度的关系很早以前就引起关注,在北京地区,由于地下水位比较低,施工范围内的土质以非饱和土为主,含水量的改变对非饱和土强度的影响更为明显,然而,现有的实验结果初步表明,含水量与非饱和土的强度绝不是简单的线性关系[1],在非饱和的粘性土中,孔隙水对强度的影响尤其复杂,这种土的粘聚力及其变化规律很不易测定[2]。研究表明含水量的增加,粘聚力、内摩擦角及基质吸力降低,从而在整体上降低了土体的抗剪强度[3],如何从定量的角度建立含水量与非饱和土强度的关系[4],并且在地铁隧...  (本文共6页) 阅读全文>>