基于近场动力学方法的岩质边坡破坏过程研究开题报告

 2023-10-13 12:10

1. 研究目的与意义

边坡稳定性问题是岩土力学与工程中基本问题之一。该问题是指边坡是否能够保持不倒塌或不发生失稳的问题。边坡稳定性问题一般涉及土力学、地质学、水文学等多个学科领域。我国丘陵、岗地分布广泛,客观上决定了我国存在大量的自然岩质边坡。除此之外还存在许多工程岩质边坡。

边坡的稳定性取决于多种因素,包括边坡的坡度、土体的强度和饱和度、地下水位、降雨等自然因素,以及土体的填筑和挖掘等人为因素。如果这些因素超过了土体的承载能力,就有可能导致边坡失稳,进而造成人员伤亡和财产损失。边坡的稳定问题不仅涉及工程安全,还与整体环境的安全息息相关。因此,边坡稳定性问题在土木工程、建筑工程、公路工程等领域中具有重要的意义。

目前,边坡稳定性的研究方法有很多,一般将其分为定性分析法、定量分析法与数值分析法等,其中,定性分析方法中主要有自然(成因)历史分析法、工程类比法、图解法等,定量分析方法中运用最为广泛的是极限平衡法;数值 分析法中包括有限元法、离散元法、边界元法等;另外,随着各种新型理论的引入及对边坡认识的深入,不确定性分析方法也更多的运用到了边坡的稳定性研究当中,其中有代表性的研究方法有可靠性评价法、模糊理论评价法、灰色系统理 论评价法、神经网络评价法、突变理论评价法及分形理论评价法等。

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2. 研究内容和预期目标

运用近场动力学方法,借助Visual Studio和Ensight软件,模拟岩质边坡的破坏过程。通过分析破坏图像,研究边坡破坏的相关特点,得出岩质边坡稳定性的相关结论。通过研究可以根据岩质边坡所处的不同情况及时对边坡的稳定性进行分析,从而尽可能避免边坡破坏带来的各种人员伤亡、经济损失等问题。

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3. 研究的方法与步骤

采用近场动力学理论方法,运用相关软件模拟岩质边坡的破坏过程,对损伤图像进行研究分析。研究主要分为三步。

首先进行理论学习,了解近场动力学理论的相关原理及运用条件,岩体的相关力学性质及特点。通过对简单岩体试块的抗压试验分析其破裂的过程及损伤变化演规律。

然后进行数值模拟,对岩质边坡进行建模。对模型进行离散化,采用均匀分布的质点离散整个模型的材料区域。将边坡尺寸,材料参数,荷载大小用近场动力学方法表示。

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4. 参考文献

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[2]Yunteng Wang and Xiaoping Zhou and Xiao Xu. Numerical simulation of propagation and coalescence of flaws in rock materials under compressive loads using the extended non-ordinary state-based peridynamics[J]. Engineering Fracture Mechanics, 2016, 163 : 248-273.
[3] 王振宇,程站起.岩石材料动态破坏的近场动力学方法数值模拟[J]. 力学季刊,2019,40(01):22-31.
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5. 计划与进度安排

[1].2月20日—3月12日 查阅文献,进行相关软件学习,提交开题报告 。
[2].3月13日—4月16日 运用软件模拟边坡破坏过程,提交外文翻译初稿
[3].4月17日—5月14日 对破坏图像进行分析,提交论文初稿
[4].5月15日—5月21日 论文修改,提交论文终稿和译文终稿
[5].5月22日—5月28日 答辩报告准备(PPT形式)
[6].5月29日—6月4日 毕业论文答辩

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