台阶建筑设计论文提纲

论文题目：妙岭变电站黄土高挖/填方边坡稳定性分析

摘要：受西北黄土丘陵山区特殊的地理环境、水文气象和地质条件限制,许多重大工程的建设都需要进行大规模的平山造地构筑相应的建筑场地,并由此形成了大量的高边坡工程。虽然黄土丘陵山区降雨量较少,但汛期通常会出现较短历时的暴雨,加之这些地区多数位于地震构造带上,存在降雨和地震等自然灾害叠加的潜在风险。诸如此类的不利因素使得在黄土丘陵山区进行工程建设时遇到了很多的棘手问题,也引发了一系列的地质灾害,给该地区的经济社会以及人民生命财产安全造成了巨大损失。因此,研究黄土高边坡工程的稳定性问题,尤其是不同工况条件下,平山造地时的开挖卸荷或回填加载施工过程中的安全与稳定性具有重要意义。论文以宁夏吴忠市同心县妙岭750千伏变电站新建“高边坡”工程为研究对象,采用数值模拟方法为主、室内土工试验和现场监测验证为辅的方法开展西北黄土地区高边坡在开挖卸荷或回填加载施工过程中以及设计使用期内的安全稳定性研究。首先对土样进行了基本物理力学指标的测试,结合施工现场踏勘和地勘报告获取了相关计算参数,然后建立相关数值模型,通过对位移、安全系数、偏应变增量等相关物理量变化规律的分析,研究了开挖卸荷及回填加载施工过程中黄土高边坡的变形与稳定性,分析了挖填交界面开挖台阶对顺坡填筑高边坡稳定性的影响,并在此基础上,探讨了降雨和地震耦合作用对填方区黄土高边坡、挖方区非均质多级黄土高边坡的影响,主要研究内容与结论如下:（1）对黄土状粉土、黄土状粉质粘土、粉质粘土进行基本物理力学参数测定表明:黄土状粉土粒径小于2 μm的百分比为9.31%,2～50 μm的粒径占比33.92%,50 μm～2 mm的粒径占比为56.77%,黄土状粉质粘土粒径小于2 μ m的百分比为6.19%,2～50 μm的粒径占比24.49%,50 μm～2 mm的粒径占比为69.32%,粉质粘土粒径小于2 um的百分比为9.57%,2～50 μm的粒径占比32.62%,50 μm～2 mm的粒径占比为57.81%;黄土状粉土、黄土状粉质粘土、粉质粘土的参考割线模量E50ref分别为5.34、4.93、12.59 MPa,粘聚力c’分别为31.51、37.73、57.25 kPa,内摩擦角φ’分别为20.40°、30.00°、31.59°,参考加卸载模量Eurref值分别为46.26、49.05、58.08 MPa,参考切线模量Eoedref值分别为16.02、12.53、10.11 MPa。（2）对开挖卸荷及回填加载施工过程中黄土高边坡的变形与稳定性进行有限元数值模拟计算显示:开挖卸荷及回填加载施工过程中,边坡的总位移、水平位移、竖向位移均逐渐增大,但水平位移占总位移之比越来越小,边坡的总位移均由竖向位移决定。开挖时黄土高边坡的坡脚位置为最可能的失稳部位,而回填过程中总位移最大值出现在每级填筑形成的边坡坡顶处。随着开挖时步的进行,边坡的安全系数先略微增大后逐渐减小,稳定性呈现一定的滞后性,而回填加载施工过程中边坡的稳定性逐渐降低,但开挖卸荷及回填加载施工过程中边坡均处于稳定状态。（3）对降雨和地震耦合作用下高填方边坡和非均质多级黄土高边坡的稳定性进行有限元分析表明:相比于降雨或地震单因素作用,降雨和地震耦合作用造成的高填方边坡和非均质多级黄土高边坡超孔隙水压力增幅以及基质吸力降幅更大,并且降雨历时越长,降雨耦合作用对边坡的不利影响越大。降雨条件下地震力对边坡的影响主要发生在水平位移上,对竖直方向上的位移影响相对较小,边坡的总位移取决于水平位移。降雨和地震耦合作用下,填方边坡坡顶的速度峰值较坡面其它位置的速度峰值更大,较坡面其它位置更易发生危险,而非均质多级黄土高边坡的速度峰值极大值出现在黄土状粉土和黄土状粉质粘土交界面处,且不同土层交界面处速度峰值的增加稍有滞后。（4）对顺坡填筑边坡在挖填交界面开挖台阶和不开挖台阶两种工况下的稳定性进行数值模拟,结果表明:顺坡填筑边坡的安全系数在台阶宽度B=10 m、台阶倾角β=90°时达到最大值;随着挖填交界面界面强度比值的降低,潜在滑裂面向挖填交界面发展,且有相当一部分直接就是相对较薄弱的挖填交界面,安全系数也随之降低。暴雨和地震工况下不开挖台阶的顺坡填筑边坡安全系数为1.063,远远低于低于暴雨和地震单独工况下的安全系数,稳定性极差,极易发生失稳滑坡;开挖台阶后,该顺坡填筑边坡的安全系数增加至1.195,说明挖填交界面开挖台阶对顺坡填筑边坡有较明显的加固作用。

关键词：开挖卸荷;回填加载;降雨和地震耦合作用;挖填交接带;稳定性分析

学科专业：土木水利（专业学位）

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究动态

1.2.1 开挖卸荷施工过程中边坡的变形与稳定性研究

1.2.2 回填加载施工过程中边坡的变形与稳定性研究

1.2.3 降雨和地震耦合作用下边坡的稳定性分析研究

1.2.4 顺坡填筑高边坡的变形与稳定性分析研究

1.3 研究内容及关键科学问题

1.3.1 研究内容

1.3.2 拟解决的关键科学问题

1.3.3 技术路线

第二章 工程概况及黄土基本物理力学试验

2.1 引言

2.2 工程概况

2.2.1 工程介绍

2.2.2 地层岩性

2.2.3 地形地貌

2.2.4 气候条件与水文地质

2.3 土体基本物理力学参数测定

2.3.1 颗粒级配测定试验

2.3.2 三轴固结不排水试验

2.3.3 三轴固结不排水加卸载试验

2.3.4 标准固结试验

2.4 本章小结

第三章 开挖卸荷施工过程中黄土边坡的变形与稳定性分析

3.1 引言

3.2 PLAXIS有限元计算软件简介

3.2.1 基本原理

3.2.2 常用本构模型介绍

3.2.3 有限元网格剖分

3.2.4 边界条件的设置

3.2.5 常用计算类型介绍

3.3 开挖卸荷数值计算模型的建立

3.3.1 有限元计算模型建立

3.3.2 开挖模拟设置

3.3.3 岩土体力学参数选取

3.3.4 有限元计算模型验证

3.4 数值计算结果的分析

3.4.1 施工过程中边坡位移变化分析

3.4.2 施工过程中边坡偏应变增量变化分析

3.4.3 施工过程中边坡安全系数及滑移面变化分析

3.4.4 施工完成后边坡沉降量变化分析

3.5 本章小结

第四章 回填加载施工过程中黄土边坡的变形与稳定性分析

4.1 引言

4.2 数值计算模型的建立

4.2.1 有限元计算模型建立

4.2.2 岩土体力学参数选取

4.2.3 回填模拟设置

4.2.4 有限元计算模型验证

4.3 数值计算结果的分析

4.3.1 边坡位移变化分析

4.3.2 边坡安全系数及潜在滑移面变化分析

4.3.3 支护体系力学响应特征分析

4.4 本章小结

第五章 降雨和地震耦合作用对边坡稳定性的影响

5.1 引言

5.2 降雨和地震耦合作用对填方边坡的影响探究

5.2.1 数值计算模型的建立

5.2.2 数值计算结果的分析

5.3 降雨和地震耦合作用对非均质多级黄土高边坡的影响探究

5.3.1 数值计算模型的建立

5.3.2 数值计算结果的分析

5.4 本章小结

第六章 挖填交界面填筑边坡的稳定性影响探究

6.1 引言

6.2 挖填交界面勘定

6.2.1 探测方法选取

6.2.2 结果分析与讨论

6.3 数值计算模型的建立

6.3.1 有限元模型的建立

6.3.2 岩土体参数的选取

6.4 数值计算结果的分析

6.4.1 台阶宽度对顺坡填筑边坡稳定性的影响分析

6.4.2 台阶倾角对顺坡填筑边坡稳定性的影响分析

6.4.3 挖填交界面强度对顺坡填筑边坡稳定性的影响分析

6.4.4 暴雨工况下顺坡填筑边坡的稳定性分析

6.4.5 地震工况下顺坡填筑边坡的稳定性分析

6.4.6 暴雨和地震工况下顺坡填筑边坡的稳定性分析

6.5 本章小结

第七章 结论及展望

7.1 研究结论

7.2 创新点

7.3 展望

参考文献

致谢

1 个人简历

2 参与科研项目