論文綜合訓(xùn)練答辯ppt

1、基于LEM-DEM耦合的邊坡穩(wěn)定性分析方法及系統(tǒng)開發(fā)綜合論文訓(xùn)練答辯基于LEM-DEM耦合的邊坡穩(wěn)定性分析方法及系統(tǒng)開發(fā)1 匯報(bào)內(nèi)容1 1引言引言2 2LEM-DEMLEM-DEM耦合原理及系統(tǒng)研發(fā)耦合原理及系統(tǒng)研發(fā)LEM-DEM計(jì)算原理軟件系統(tǒng)開發(fā)的重要性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及開發(fā)過程軟件運(yùn)行演示3 基于基于LEM-DEMLEM-DEM的邊坡穩(wěn)定的邊坡穩(wěn)定分析分析2D模型穩(wěn)定性分析3D模型穩(wěn)定性分析4 4 工程應(yīng)用工程應(yīng)用5 成果成果與展望與展望02 匯報(bào)內(nèi)容1 1引言引言2 2LEM-DEMLEM-DEM耦合原理及系統(tǒng)研發(fā)耦合原理及系統(tǒng)研發(fā)LEM-DEM計(jì)算原理軟件系統(tǒng)開發(fā)的重要性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及開發(fā)過程軟

2、件運(yùn)行演示3 基于基于LEM-DEMLEM-DEM的邊坡穩(wěn)定的邊坡穩(wěn)定分析分析2D模型穩(wěn)定性分析3D模型穩(wěn)定性分析4 4 工程應(yīng)用工程應(yīng)用5 成果成果與展望與展望03 研究背景邊坡失穩(wěn)將會(huì)造成巨大的財(cái)產(chǎn)、人身的損失。每一個(gè)巖土工程都離不開邊坡穩(wěn)定性分析。1.14地質(zhì)災(zāi)害類型構(gòu)成12014年云南省福貢縣630滑坡災(zāi)害1全國地質(zhì)災(zāi)害通報(bào).2014 研究背景邊坡穩(wěn)定性分析幾種常用的定量分析方法：p極限平衡法（LEM）p數(shù)值分析法 有限元法（FEM） 離散元法（DEM） 塊體系統(tǒng)非連續(xù)變形分析（DDA）1.15 研究背景 極限平衡法（Limit Equilibrium Method）早期方法：瑞典條分

3、法（Fellenius, 1936）、簡化Bishop法（Bishop, 1955）、Mogernstern-Price法（Morgenstern, 1965、Spencer法（Spencer, 1967）、Janbu法（Janbu, 1973）等;普遍極限平衡法（GLE)（Fredlund, 1981）通用條分法（陳祖煜, 2003）三維極限平衡法也逐漸被用于邊坡穩(wěn)定性分析（Duncan, 1996）計(jì)算簡計(jì)算簡捷，原理清晰；計(jì)算條塊間力時(shí)加入了假定捷，原理清晰；計(jì)算條塊間力時(shí)加入了假定。1.16 研究背景強(qiáng)度折減法：Zienkiewicz（1975）提出強(qiáng)度折減的概念Ugai（1989）將

4、強(qiáng)度折減法較系統(tǒng)的運(yùn)用于理想彈塑性邊坡Matsui和San（1992）采用Duncan一Chang雙曲線模型的非線性有限元法Griffiths和Lan（1999）假定土體為Mohr一Coulomb材料鄭穎人和趙尚毅（2002）采用數(shù)值方法的收斂性作為判斷準(zhǔn)則Chang. C. S（1992）可以模擬邊坡破裂過程，不需要假定滑裂面；可以模擬邊坡破裂過程，不需要假定滑裂面；本構(gòu)本構(gòu)模型及失穩(wěn)判斷標(biāo)準(zhǔn)的選取沒有得到統(tǒng)一。模型及失穩(wěn)判斷標(biāo)準(zhǔn)的選取沒有得到統(tǒng)一。1.17 研究背景離散元法（DEM）：首先由Cundall在1971年提出；在模擬大位移、大變形、不連續(xù)介質(zhì)的特征方面具有優(yōu)勢，可以計(jì)算復(fù)雜塊體

5、的接觸力；目前在塊體離散元較為成熟的軟件：UDEC、3DEC、LMGC90V21.18 論文技術(shù)路線1.4基本原理方法LEM-DEM耦合計(jì)算系統(tǒng)開發(fā)算例驗(yàn)證工程應(yīng)用極限平衡法LEM離散元法DEMLEM-DEM耦合的邊坡穩(wěn)定性分析方法前處理模塊前處理模塊模型建立生成計(jì)算文件后處理模塊后處理模塊模型可視化穩(wěn)定性分析各參數(shù)云圖二維模型算例三維模型算例小浪底東苗家滑坡9 匯報(bào)內(nèi)容1 1引言引言2 2LEM-DEMLEM-DEM耦合原理及系統(tǒng)研發(fā)耦合原理及系統(tǒng)研發(fā)LEM-DEM計(jì)算原理軟件系統(tǒng)開發(fā)的重要性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及開發(fā)過程軟件運(yùn)行演示3 基于基于LEM-DEMLEM-DEM的邊坡穩(wěn)定的邊坡穩(wěn)定分析分析2

6、D模型穩(wěn)定性分析3D模型穩(wěn)定性分析4 4 工程應(yīng)用工程應(yīng)用5 成果成果與展望與展望010LEM-DEM耦合計(jì)算原理2.1極限平衡法LEM邊坡模型模型切割條塊劃分塊體作用力離散元法DEMLEM-DEM耦合的邊坡穩(wěn)定性分析程序穩(wěn)定性系數(shù)11人工方法較繁瑣條塊越多，復(fù)雜度越高。需要手動(dòng)輸入代碼控制過程模型生成等代碼可利用性較低 系統(tǒng)整體構(gòu)架2.3LEM-DEM前處理模塊后處理模塊離散元計(jì)算模塊數(shù)據(jù)導(dǎo)入?yún)?shù)設(shè)置數(shù)據(jù)修改/查看導(dǎo)入2D數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D數(shù)據(jù)設(shè)置全部參數(shù)調(diào)整個(gè)別參數(shù)查看/修改地形點(diǎn)重新生成模型生成模型模型可視化生成計(jì)算文件查看計(jì)算結(jié)果矢量/標(biāo)量求解變形/不可變形云圖分析生成各個(gè)參數(shù)的云圖 系統(tǒng)整

7、體構(gòu)架2.3前處理模塊地形信息地形面、滑坡面巖層面、水位面模型參數(shù)c、kn、ksDat文件Dxf文件文件輸入用戶交互導(dǎo)入自動(dòng)條塊劃分查看/修改模型和參數(shù)自動(dòng)生成運(yùn)行代碼坡面點(diǎn)向下延伸生成條塊；滑動(dòng)面向上延伸生成條塊；距離較大時(shí)需要增加條塊；點(diǎn)列坐標(biāo)線性內(nèi)插；滑坡體滑坡床14 系統(tǒng)主要功能2D模型2.43D模型建立（柱體）：l 上下表面均為柵格數(shù)據(jù)；l 構(gòu)建三棱柱來構(gòu)建模型；l 需要得到點(diǎn)坐標(biāo)在另一個(gè)面上的高程信息；15 系統(tǒng)主要功能3D模型2.4對(duì)于邊界條塊需要進(jìn)行特殊的處理（共12種情況）系統(tǒng)可以根據(jù)每種情況進(jìn)行判斷，并基于各種情況分別進(jìn)行處理。 系統(tǒng)整體構(gòu)架2.3離散元計(jì)算Itasca 3

8、DEC3DEC軟件采用不連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的離散元進(jìn)行計(jì)算。代碼命令方式實(shí)現(xiàn)操作。將已生成的代碼文件運(yùn)行，即可進(jìn)行離散元計(jì)算；塊體為剛體或變形體；計(jì)算輸出塊體間的作用力（法向接觸力、切向接觸力） 系統(tǒng)整體構(gòu)架2.3后處理模塊條塊間作用力導(dǎo)入模型可視化穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算矢量/標(biāo)量變形體/剛體云圖分析輸出：法向力云圖剪切力云圖穩(wěn)定性系數(shù)云圖系統(tǒng)主要功能楔形體穩(wěn)定性分析楔形體穩(wěn)定性分析同樣也是巖土工程中的經(jīng)典問題；基于Hoek-Brown方法進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)也通過LEM-DEM計(jì)算2.41819 系統(tǒng)演示2.5 匯報(bào)內(nèi)容1 1引言引言2 2LEM-DEMLEM-DEM耦合原理及系統(tǒng)研發(fā)耦合原理及系統(tǒng)研發(fā)LEM-D

9、EM計(jì)算原理軟件系統(tǒng)開發(fā)的重要性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及開發(fā)過程軟件運(yùn)行演示3 基于基于LEM-DEMLEM-DEM的邊坡穩(wěn)定的邊坡穩(wěn)定分析分析2D模型穩(wěn)定性分析3D模型穩(wěn)定性分析4 4 工程應(yīng)用工程應(yīng)用5 成果成果與展望與展望020 二維模型建立參數(shù)項(xiàng)參數(shù)項(xiàng)參數(shù)值參數(shù)值密度1550 kg/m3法向剛度Kn-剪切剛度Ks-粘聚力0.02 MPa摩擦角283.1邊坡參數(shù)列表邊坡模型可視化 選取了二維邊坡4，整體坡高為40m，坡比為1:0.75，切分時(shí)最大條塊間距為5m。徐文杰. 虎跳峽龍?bào)从野哆吰路€(wěn)定性的數(shù)值模擬J. 巖土工程學(xué)報(bào), 2006, 28(11): 1996-200421 二維計(jì)算結(jié)果3.1Kn敏

10、感度分析（1.16 1.17）Kn/Ks敏感度分析（1.14 1.16） 二維計(jì)算結(jié)果對(duì)比3.1計(jì)算方法穩(wěn)定性系數(shù)FSOrdinary1.156Bishop Simplify1.230Janbu Simplify1.145Janbu Correct1.212Spencer1.223M-P1.226LEM-DEM（剛體）1.161LEM-DEM（變形體）1.07323 二維計(jì)算結(jié)果對(duì)比3.124法向力云圖剪切力云圖穩(wěn)定性系數(shù)云圖 三維模型建立3.2材料類型摩擦角/粘聚力c/kPa天然容重/KN*m-3滑坡體358020崩塌堆積物346020滑坡堆積物245020基巖4390020條柱界面3580

11、布勒滑坡參數(shù)列表（a）極限平衡計(jì)算模型（b）三維模型空間視圖 布勒滑坡滑體物質(zhì)主要為孤石、塊石、碎塊石及碎石土，表層較疏松，深部多呈密實(shí)狀，且局部有部分膠結(jié)半膠結(jié)。25結(jié)果項(xiàng)結(jié)果項(xiàng)數(shù)值數(shù)值抗滑力1.42811011滑動(dòng)力1.05211011滑動(dòng)面面積401940m3穩(wěn)定性系數(shù)1.3574穩(wěn)定性分析結(jié)果計(jì)算方法極限平衡法下限解極限平衡法上限解LEM-DEM（標(biāo)量）LEM-DEM（矢量）結(jié)果1.141.311.351.39與極限平衡法結(jié)果對(duì)比26 三維模型建立3.2 楔形體模型建立3.227傾角傾向J145135J245225坡頂12180坡面70180張裂隙65180 楔形體模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比按照

12、Hoek方法經(jīng)典算例進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如下：3.2Hoek法DEM計(jì)算（標(biāo)量）DEM計(jì)算（矢量）N1（107N）2.255711.96661.9666N2（107N）1.384871.19651.1965S（107N）1.464431.52001.48443Fs1.73581.6821.72228 匯報(bào)內(nèi)容1 1引言引言2 2LEM-DEMLEM-DEM耦合原理及系統(tǒng)研發(fā)耦合原理及系統(tǒng)研發(fā)LEM-DEM計(jì)算原理軟件系統(tǒng)開發(fā)的重要性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及開發(fā)過程軟件運(yùn)行演示3 基于基于LEM-DEMLEM-DEM的邊坡穩(wěn)定的邊坡穩(wěn)定分析分析2D模型穩(wěn)定性分析3D模型穩(wěn)定性分析4 4 工程應(yīng)用工程應(yīng)用5 成果成果

13、與展望與展望029 工程背景東苗家滑坡是小浪底大壩下游約2km的一處滑坡，根據(jù)檢測結(jié)果將該滑坡分為三個(gè)部分：前部坍塌體，中部滑移變形體，后部拉裂變形體。滑坡內(nèi)部共發(fā)育有5條 較大的弧形裂縫；接下來將會(huì)對(duì)滑坡進(jìn)行 二維和三維的分析。430 工程背景滑坡內(nèi)部共發(fā)育有5條較大的弧形裂縫；431主滑面裂 縫前緣滑塌體中后部變形體基 巖 二維模型建立4根據(jù)5條裂縫建立模型滑坡部位滑坡部位內(nèi)摩擦內(nèi)摩擦角（角（）粘聚力粘聚力（MPa）密度密度（kg/m3）主滑動(dòng)面主滑動(dòng)面12.40.007-裂裂 縫縫21.80.018-前緣滑塌前緣滑塌體體24.20.0202300中后部滑中后部滑體體300.0352400

14、巖體巖體-240032 計(jì)算結(jié)果對(duì)比滑面組合滑面組合計(jì)算方法計(jì)算方法BishopJanbuSpencerMorgenstren-PriceLEM-DEM裂縫裂縫21.4471.3861.5351.4541.227裂縫裂縫31.4951.4421.5631.4881.377裂縫裂縫41.1381.0911.1551.1581.176裂縫裂縫51.1631.1071.1881.1681.189后緣后緣2.2472.3132.5052.5651.628433 計(jì)算結(jié)果分析434滑坡中部較為安全，上部和尾部較危險(xiǎn)；屬于前部牽引式滑動(dòng)，后部推移式滑動(dòng)；應(yīng)在滑坡前段和裂縫4后緣進(jìn)行加固。 三維模型建立模型

15、共分為了2000多個(gè)條塊進(jìn)行模擬，每個(gè)條塊橫截面為三角形，縱截面為四邊形。計(jì)算結(jié)果： Fs = 1. 242（標(biāo)量）Fs = 1. 190（矢量）4模型可視化35表明滑坡體的三維空間效應(yīng)對(duì)穩(wěn)定性有一定的影響。 匯報(bào)內(nèi)容1 1引言引言2 2LEM-DEMLEM-DEM耦合原理及系統(tǒng)研發(fā)耦合原理及系統(tǒng)研發(fā)LEM-DEM計(jì)算原理軟件系統(tǒng)開發(fā)的重要性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及開發(fā)過程軟件運(yùn)行演示3 基于基于LEM-DEMLEM-DEM的邊坡穩(wěn)定的邊坡穩(wěn)定分析分析2D模型穩(wěn)定性分析3D模型穩(wěn)定性分析4 4 工程應(yīng)用工程應(yīng)用5 成果成果與展望與展望036 結(jié)論 提出了基于提出了基于LEM-DEM邊坡穩(wěn)定性分析方法，并對(duì)其可行性進(jìn)行了系統(tǒng)的論證邊坡穩(wěn)定性分析方法，并對(duì)其可行性進(jìn)行了系統(tǒng)的論證不需要對(duì)條塊間力做假設(shè)對(duì)破壞機(jī)理、破壞過程的模擬可