基于强度折减法的黏土边坡稳定性模拟计算及与理论分析法的比较开题报告

1. 研究目的与意义

1.1研究背景

我的论题是基于强度折减法的黏土边坡稳定性模拟计算及与理论分析法的比较，强度折减法就是边坡稳定性有限元计算稳定性系数的一种计算方法，在计算的过程中通过不断降低边坡的安全系数，并把折减后的参数不断地代入模型进行计算，直到模型达到极限发生破坏，此时让模型发生破坏的值就是边坡的安全系数。在此基础上我去翻看了期刊文献，了解到了国内外的一些研究现状比如徐晓惠和姚再兴^[1]研究了凹边坡参数对于边坡稳定有何影响，他们采用量纲分析的方法，给出了凹边坡的几何参数和物理力学参数对于边坡稳定系数影响的通式，并且采用二次回归的方法确定了通式中的影响指数，形成了经验公式。但是这个公式只是对于那些形状规则均匀性良好并且还要符合mohr-coulomb破坏准则的凹边坡才可以给出精度高的估计，而对于其他的边坡稳定性估计还要做针对性的研究工作。张永杰和李侑军等人^[2]，对隶属于函数取值界限的边坡模糊的可靠性进行了研究分析。根据研究结果建议截集水平取0.1-0.9中间的就9个，这个方法的计算过程简单直接并且计算代价较低，更加具有工程实用性。裴亮和吴震宇等人^[3]推导了一种在广义随机空间中收敛性较好的验算点的迭代公式，并且应用在了边坡稳定可靠度分析。根据案例研究表明，这个公式有益于对深入评估工程安全与抗风险能力，并且在考虑强度指标的相关性时可以提高边坡稳定的可靠度。唐栋和祁小辉等人^[4]研究了土水特征曲线中当土体饱和渗透系数不变时，其他参数变化的情况下，不同前期的降雨对边坡稳定有何影响。王浩，王晓东和泮俊^[5]概述了k227滑坡治理的工程方案，并对这个滑坡开展了数值模拟以及优化分析，从而指导了边坡施工工程的控制。王继成和俞建霖等人^[6]研究了在大降雨条件下，气压力对于边坡稳定有何影响，并且在此过程中提出了气压力影响率的概念。研究得到的结果表明封闭气压力很明显的降低边坡的安全系数，且对于无限边坡强降雨安全预报工作起到了比较好的指导作用。周建烽，王均星和陈炜^[7]提出了在非饱和且非稳定的渗流作用下的边坡稳定有限元塑性极限分析下限法，并且验证了这个放法的正确性以及对于在非饱和非稳定的渗流作用下边坡失稳的规律有进一步的认识。张强^[8]对附加荷载对边坡稳定的影响进行了二维有限元分析，发现坡顶附加荷载是边坡失稳的一个关键性原因。蒋建国和谭雅等人^[9]在万有引力搜索法的基础上提出了一种改进的万有引力搜索法，通过研究对比表明，与万有引力搜索法以及其他的方法相比较，改进的万有引力搜索法在求解最危险的滑动面的安全系数的时候有更好的优化性能。杨金旺和陈媛等人^[10]提出了降强法和倾斜抬升超载法结合的地质力学模型综合的试验方法，并且推到了在这种方法下的边坡稳定安全系数的表达式。把这个应用到实际问题中，研究发现，所提出的的试验方法以及安全系数公式是正确合理的，并且对顺层岩质高边坡的安全稳定有非常重要的实用价值以及工程意义。许星宇和朱鸿皓等人^[11]研究了在光纤监测基础上的边坡应变场可视化系统。在实验研究中发现，该系统在处理数据直观，高效，方便，快捷等等特点，并且在未来滑坡预警和现场边坡监测中能够发挥重要作用。罗正东和董辉等人^[12]在克里金模型基础上研究了边坡稳定可靠的分析方法。根据研究以及算例分析发现，所研究方法与蒙特卡洛模拟方法差不多，但是他的计算过程简单明了并且效率更高，在工程中也更加具有实用性。赵志峰和徐卫亚^[13]在盲数理论的基础上研究分析了边坡安全稳定，并且在研究中提出了一种新的安全系数计算方法。从实例研究中发现，盲数在边坡稳定分析中可以更好的考虑参数不确定性的情况，并且得到的结果更加可靠以及有更好的实用价值。桂勇和邓通发等人^[14]在蒙特卡洛边坡稳定的基础上建立了二元依稀并且应用到实例中。在对比研究中发现，该体系具有实践价值和理论意义，并且验证了该方法的可行性和高效性。周元辅和邓建辉等人^[15]在强度折减法的基础上研究了三维边坡失稳的判断依据，从研究结果中发现了三维边坡失稳的判断依据的合理选用应该遵从下面的原则：在滑带明确的情况下选取塑性区贯通率增量突变判据，然而在滑带未知的情况下选取位移增量突变判据。李国维和顾忠卫等人^[16]在施工监测和三维模拟的基础上研究了临危边坡的锚固方案。研究发现边坡剪切滑移面是可以预判和发现的，在三维数值模拟中的塑性应变极值点连线有潜在的滑移面性质，这是一种有效的判定剪切滑移面方法，计算结果也可以体现出能和现场实际变形吻合，具有更好的适应性，并且研究中提出的加固方案具有科学性和技术经济上的合理性。胡军，钟龙和杨盺光^[17]在水平条分任性滑动面的基础上研究了边坡稳定的分析上限法，在实例研究对比中发现了这种方法对成层土质边坡的稳定性分析具有良好的适用性，并且在处理高边坡的抗震稳定分析的时候开业更精确的计算在土条上的地震惯性力。李南生和唐博等人^[18]在统一强度理论的基础上研究了土石坝的边坡稳定分析遗传算法。研究表明统一强度理论中反映的中间主应力效应系数值变化对于坝体稳定的安全系数有显著的影响。郑小瑶和傅方煜等人^[19]在响应面法的基础上研究分析了边坡稳定的二阶可靠度，并且提出了对于的实用算法。经过研究分析以及对比其他方法发现该方法可以为实际边坡问题的可靠度分析提供参考意见，并且可以用来进行在可靠度分析基础上的加固设计。周炳生和王保田等人^[20]在整体刚体平衡法的基础上研究发现了膨胀土边坡稳定，并且根据所求问题制定了方案求解了各阶段强弱风化层在交界面上滑面的安全系数，发现了它呈现指数衰减的趋势，且边坡主要在6次干湿循环后才发生了失稳，滑面深度大约在1.83m左右。蔡德钩和吴春冬等人^[21]研究分析了既有线开行重载列车路基的边坡稳定，研究发现路基高度，列车轴重，抗剪强度指标以及路基坡度是影响重载铁路路基边坡稳定和破坏模式的重要影响因素，并且路基填料抗剪强度和路基高度的影响程度大于边坡坡率和列车轴重。乔兰和姜波等人^[22]研究了降雨入渗对于板岩边坡稳定有何影响，研究发现板岩边坡的节理特性，降雨入渗以及开挖坡比是造成板岩边坡失稳的重要影响因素。豆红强和韩同春等人^[23]研究分析了在降雨条件下并且考虑饱和渗透系数变异性的边坡可靠度，研究发现滑坡最可能发生的时间大小并不受饱和渗透系数的变异性影响，而是直接取决于降雨强度的大小，滑坡最可能的发生时间所对应的概率随变异性的增强而逐渐降低。沈扬和王鑫等人^[24]研究分析了局部和整体水压法在水下饱和边坡稳定应用，研究发现了局部与整体水压法在提高水边坡计算精度和便捷度有普适性。刘怡林和宁兆轲等人^[25]研究了抗滑桩加固以及含软弱夹层的边坡的三维弹塑性数值分析。通过研究发现对于加抗滑桩的含软弱层边坡，在桩距较小的时候，滑动面从坡脚向坡顶发展，在桩距较大的时候，滑动面基本延软弱夹层开展。刘晓和唐辉明等人^[26]提出了一种考虑能量和时间分布的边坡动力可靠性分析方法。该方法可以抓住影响边坡稳定的主要时间段，并使分析结果更加可信，它为定量研究现行边坡规范的抗震设计提供了一条途径，并且为边坡抗震研究提供了新思路，新方法并且可以提供参考的实例。夏元友和陈春舒^[27]研究分析了在考虑了土体多参数非均质性以及各向异性锚固之后的边坡抗震稳定性极限。他们针对此方案提出了水平条分极限分析方法，案例分析结果表明土体各向异性系数对于屈服加速度素数的影响表现出尤为显著的递减特征，且研究成果可以为实际工程中的非均质各向异性边坡的抗震稳定性评估提供参考。俞轩，何娜和仝帅^[28]研究分析了在考虑应力渗流耦合作用下的含结构面的边坡稳定。通过研究结果发现结构面与土中水渗透对于边坡的应力，变形以及稳定性影响尤为显著，在边坡稳定分析中需要充分考虑到结构面和渗流的影响。吴兴正和蒋良潍等人^[29]研究分析了路堤边坡稳定可靠度的计算中模型不确定性，研究表明提出的考虑土工擦书变异水平的安全系数的取值修正原则对改进确定性设计的边坡稳定分析技术有非常积极的意义。蒋泽锋和朱大勇^[30]研究 了在强降雨条件下并且具有张裂缝边坡的临界滑动场，结果表明张裂缝处在最不利位置并且冲水的时候错在一个最不利深度，在强降雨条件下张裂缝位置对于边坡稳定有比较大的影响，并且距离坡肩越近，张裂缝对于边坡稳定性的影响越大。刘善综^[31]研究分析了任意滑裂面边坡稳定计算的简便方法，研究发现这种方法适用于任意滑裂面，稳定安全系数以及条间力计算公式简便，他的操作以及计算和瑞典法一样简单，并且精度与各个高精度法一致且不需要试算，以及不存在不收敛而失效的状况，比较方便与excel中运算。张丙印和温彦锋等人^[32]针对近年有关作用机理和数值模拟方法方面的研究成果进行了讨论以及总结，论文还重点介绍了一些数值计算的新方法在土工计算分析中的应用。吴镇宇和陈健康^[33]研究了土坡体系可靠发分析法以及在高土石坝工程当中的应用。通过工程算例研究发现，筑坝材料强度参数的随机不确定性对于坝坡临界滑弧的位置影响比较大，提出的方法可以用到实际工程的坝坡稳定体系可靠度分析中。陈旺旺和李典庆等人^[34]提出了在最大熵原理的抗剪强度参数概率分布估计的方法，结果表明最大熵原理可以有效的估计抗剪强度参数的概率分布和边坡失效概率，并且避免了核密度估计过分依赖有限样本数据的缺点，又克服了在选优识别的时候可能未将真是分布包括在备选概率分布集合中的缺陷。秦忠国和张向阳^[35]结合了有限单元法以及极限平衡法提出了一种边坡稳定分析的新方法。算例研究分析发现这种方法的有效性以及正确性，并且适用范围广，计算公式简单容易编程以及收敛速度快。以上是我查找并总结的文章，我从中学到了很多，虽然是皮毛，但我觉得对我接下来的研究有很大的帮助。

1.2研究目的及意义

2. 研究内容和预期目标

3. 研究的方法与步骤

3.1研究方法

我采用的研究方法是abaqus数值模拟软件计算以及理论方法的计算，其中理论方法的计算包含瑞典条分法以及毕肖普条分法。

4. 参考文献

5. 计划与进度安排

学习abaqus软件计算软件的模拟应用过程，同时进行一下工作：

[1]3月26日-4月01日 文件检索，提交开题报告

[2]4月02日-4月15日 论文研究，提交外文翻译初稿