關於邊坡穩定性分析開題報告範文

邊坡穩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。當比值等於1,為極限平衡狀態；大於1,為穩定狀態；小於1,為不穩定狀態。這是一種巖體破壞的穩定性概念。以下是邊坡穩定性分析開題報告範文，供大家參考。

邊坡穩定性分析開題報告範文

題目：山西某黃土邊坡的穩定性分析

1 選題背景及意義

1.1.1 選題背景

近年來，在黃土地區特別是在山西，隨著建築物的大量興建和人們對空間的不斷開發、利用，邊坡工程越來越多，邊坡支護的形式也多種多樣。由於人們對建築邊坡工程複雜性認識不夠、工程經驗不足，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、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，給國家經濟及人民生命財產造成巨大損失。例如2019年4月27日，青海省銀鷹金融保安護衛有限公司基地發生一起邊坡支護工程坍塌事故，造成數人死傷，經濟損失達數十萬元。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範設計，以及施工過程中也沒有根據現場的實際情況採取有效的防護措施，違反了建築邊坡工程技術規範施工工藝流程，從而導致了事故的發生。像這樣的例子還有許多。

岩土工程界普遍認為引起邊坡工程失穩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等問題。而邊坡工程的設計又是最為重要的一方面，所以對於邊坡工程事故應當著重於這一方面的研究。

1.1.2 選題意義

邊坡工程的設計及其穩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，是一項涉及範圍較廣、難度較大的系統工程。同時，這是一項具有較強綜合性的課題，勘察、設計、施工等各個環節對於邊坡支護的穩定都有巨大的影響，任何失誤都可能產生嚴重的後果。

我國現在正大力發展中西部地區，而大部分黃土都分佈在中西部地區，那麼關於黃土邊坡穩定性問題是在發展國家中西部的過程中所不能迴避的問題。如在邊坡支護過程中由於勘察、設計、施工等不當導致黃土滑坡對人民生命、財產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定做相應的研究。本文主要從設計角度討論了黃土邊坡穩定性分析方法及產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，為以後類似工程的安全進行提供參考依據。

1.2 國內外邊坡穩定性分析研究現狀

1.2.1 國外研究現狀

邊坡的穩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的問題，並且認為水是引起邊坡失穩的首要原因。在此之後所有與岩土工程相關的問題，幾乎都對邊坡的穩定性展開了研究。所有邊坡問題的研究都起始於自然邊坡的滑坡，過程的關鍵在於找到與所求最小安全係數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定分析的瑞典圓弧法。由於滑裂面是圓弧面，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，將作用於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下穩定的安全係數。由於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。他改進了傳統意義上的瑞典圓弧法，並且提出了關於邊坡穩定的安全係數這一重要定義，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，從而求出安全係數。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。由於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。之後一段時間，邊坡的穩定性研究相繼發展出Lowe-Karafiath法（1960）、Sarma法（1973,1979）等各類方法，它們統稱為極限平衡法。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，雖然假設條件對於邊坡穩定性計算的結果有一定的影響，但是對於結果的分析驗證了適當的條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、並且已知滑移面所在的位置。藉助於位移協調條件，基於虛功原理求解滑動體處於極限狀態時的極限荷載、穩定係數。但是由於滑動土體之間還存在非線性關係，而且土體並非為理想的剛體，因此該方法仍然存在侷限性。

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定進行分析計算。有限元法與其他方法最大的不同之處在於，它在考慮了滑動土體中的應力-應變關係的同時，還能滿足相應的力學平衡條件。有限元法主要基於滑裂面上應力分析和強度折減分析理論。Zienkiewicz（1975）等首次藉助折減係數研究出土坡穩定分析的強度折減彈塑性有限元法。有限元法目前已經成為最有效、通用性最強、應用最廣泛的方法之一[3~12].

1.2.2 國內研究現狀

邊坡支護工程在我國出現較晚。國內對於邊坡工程的系統研究是在中華人民共和國成立之後，隨著國家的不斷髮展、經濟建設的水平不斷提高，工程建設涉及的邊坡也越來越多，因此對於邊坡的穩定性研究也日益加深。我國對邊坡工程穩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，由於對邊坡變形破壞所產生的危害性缺乏認識，在建設中盲目地挖方，時常有邊坡失穩事故的發生，從而被迫對已發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，對人力和物力產生很大的浪費。

（2）專項研究時期。人們經過不斷的施工實踐探索，逐漸意識到要有效地預防、減輕邊坡失穩所造成的災害，必須系統地深入研究各種邊坡的型別，包括分佈條件、水文條件及其發生和運動的機理等。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，並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。隨著國民經濟的不斷髮展，不穩邊坡失穩所造成的影響也變得更加地突出，對於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，計算機軟體分析的能力也大大提高，這對於邊坡工程的穩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，但由於各項理論知識處於初步發展階段，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，多數通過削減坡度和設定擋土牆來治理邊坡。到了20世紀中期以後，經濟建設蓬勃發展，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在人們眼前，大家開始意識到對於邊坡的預防和治理的重要性，於是人工支護邊坡工程開始逐漸被採用，而且取得了明顯的成效。人工支護邊坡經歷了三個重要的發展階段[14~15]:

（1）第一階段發生在20世紀中葉以前，當時的西方國家為了經濟的發展，大力地開採礦產資源。為了便於運輸，修建了許多的鐵路以及公路，正是由於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）第二階段發生在20世紀50年代之後的數十年，人們逐漸學會使用抗滑樁來代替擋土牆進行邊坡支護，這樣能夠有效地避免使用擋土牆而引發的施工所帶來的困難。

（3）第三階段發生在20世紀80年代之後，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，同時還出現了錨索這一更加有效的治理方法。錨索以其優良的力學效能和較高經濟性很快地便應用於各類邊坡的支護之中。

對於國內治理邊坡來說，相較於國外要晚了許多。起初都是使用抗滑擋土牆進行簡便的治理，但這種方法最大的缺點就是不穩定，受到稍許的外力就會發生失穩。例如隴海鐵路在建設時只採取了簡便的邊坡支護手段，其後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驗和教訓之後，對於滑坡的形成條件、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。其後到了80年代又出現了更為先進流行的噴錨技術。我國在經過不斷的研究之後，也逐漸開始應用這項技術，它不但具有比抗滑樁更優秀的力學效能，而且具有更高的經濟性，能夠廣泛地運用於各類邊坡支護。90年代之後，各類理論研究和技術手段也更加成熟。框架錨固、壓力注漿錨固等等邊坡治理技術更加成熟，也更加廣泛地運用於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

本文通過現場實踐勘查與軟體分析相結合，在充分了解本工程地區的地質條件的前提下，依據“地質過程機制分析-量化評價”的學術思想體系以及“系統工程地質學”的方法論為指導，著重對於山西某黃土邊坡工程的穩定性進行了分析與評價。以現有的邊坡工程研究資料為前提，在充分掌握本例項邊坡工程的地質條件之後，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、層次分析與系統評價相結合的思路，系統而全面地研究了影響邊坡工程穩定性的條件及邊坡可能發生的失穩形態等問題；分析所研究的結果，並得出邊坡工程的穩定性評價結果；基於可能引起邊坡失穩的原因，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，首先對邊坡支護穩定性進行分析、總結；利用理正岩土6.5軟體採用極限平衡法針對工程實際設計方案對邊坡的穩定性進行計算，並將計算結果與邊坡施工後的實際穩定狀態進行對比；其後，結合GEO5數值分析軟體進行有限元計算分析，通過數值模型，得出現有設計方案安全性的結論，並提出相應的處理措施；最後，對邊坡進行重新設計計算，並利用理正岩土6.5及GEO5軟體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，簡述邊坡工程的發展歷程以及國內外的研究現狀。

（2）闡述邊坡穩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，及其邊坡工程失穩的情況。

（4）分別利用理正岩土6.5和GEO5軟體對邊坡原支護設計方案進行穩定性驗算，並將所得計算結果與實際施工後的失穩狀況進行比較，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，並再次利用理正岩土6.5和GEO5軟體進行計算，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，運用理正岩土軟體，利用極限平衡法計算原設計方案的安全性。同時通過GEO5有限元軟體建立模型，進行數值模擬分析，最後和理正軟體分析結果以及邊坡按原設計施工後實際的穩定狀態進行對比，分析並得出結論。

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國內外邊坡穩定性分析研究現狀

1.2.1國外研究現狀

1.2.2國內研究現狀

1.2.3國內外邊坡的治理研究現狀

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 邊坡工程穩定性分析原理

2.1概述

2.2邊坡穩定性的影響因素

2.3黃土性質對於邊坡穩定性的影響

2.4邊坡穩定性分析方法

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數值計算分析法

2.5邊坡工程防護與加固

2.6邊坡穩定性分析軟體簡介

2.6.1理正岩土6.5軟體簡介

2.6.2GEO5軟體簡介

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岩土物理力學性質指標

3.3.1土工試驗資料

3.3.2原位測試資料

3.4地基土承載力

3.5溼陷性分析評價

3.5.1地基溼陷等級的確定

3.5.2溼陷土層厚度及分佈情況

3.5.3溼陷性分析與評價

3.6例項邊坡支護簡況及其變形破壞情況

3.6.1例項邊坡支護簡況

3.6.2例項邊坡變形破壞情況

3.7本章小結

第4章 廠房邊坡的極限平衡穩定驗算分析

4.1邊坡的等級與計算方法

4.2穩定性分析的基本公式

4.2.1通用方法計算公式

4.2.2《建築邊坡工程技術規範》計算公式

4.2.3其他因素的影響

4.3計算剖面

4.4計算引數

4.4.1地震資訊

4.4.2水位資訊

4.4.3地層引數選取

4.5邊坡現狀穩定性分析

4.5.1簡化Bishop法計算

4.5.2 Janbu法計算

4.6現狀邊坡穩定性計算結果

4.7邊坡穩定性計算結果分析

4.8本章小結

上一頁123下一頁 第5章 廠房邊坡支護數值模擬

5.1有限元在岩土工程中的應用

5.1.1概述

5.1.2有限單元強度折減法

5.1.3穩定係數的定義

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邊坡失穩的判據

5.2 19-19剖面工況數值計算結果

5.2.1邊坡原始狀態穩定性分析

5.2.2 19-19剖面各工況穩定性分析

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理正岩土對邊坡新方案的穩定性驗算

6.2.1簡化Bishop法計算

6.2.2 Janbu法計算

6.2.3理正軟體邊坡穩定性計算結果

6.3 GEO5軟體對邊坡新支護方案的穩定性驗算

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 交畢業論文正本，質量達到規定要求。

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

7、20XX.X.X~20XX.X.X 答辯

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