论文综合训练答辩ppt

1、基于LEM-DEM耦合的边坡稳定性分析方法及系统开发综合论文训练答辩基于LEM-DEM耦合的边坡稳定性分析方法及系统开发1 汇报内容1 1引言引言2 2LEM-DEMLEM-DEM耦合原理及系统研发耦合原理及系统研发LEM-DEM计算原理软件系统开发的重要性系统结构及开发过程软件运行演示3 基于基于LEM-DEMLEM-DEM的边坡稳定的边坡稳定分析分析2D模型稳定性分析3D模型稳定性分析4 4 工程应用工程应用5 成果成果与展望与展望02 汇报内容1 1引言引言2 2LEM-DEMLEM-DEM耦合原理及系统研发耦合原理及系统研发LEM-DEM计算原理软件系统开发的重要性系统结构及开发过程软

2、件运行演示3 基于基于LEM-DEMLEM-DEM的边坡稳定的边坡稳定分析分析2D模型稳定性分析3D模型稳定性分析4 4 工程应用工程应用5 成果成果与展望与展望03 研究背景边坡失稳将会造成巨大的财产、人身的损失。每一个岩土工程都离不开边坡稳定性分析。1.14地质灾害类型构成12014年云南省福贡县630滑坡灾害1全国地质灾害通报.2014 研究背景边坡稳定性分析几种常用的定量分析方法：p极限平衡法（LEM）p数值分析法 有限元法（FEM） 离散元法（DEM） 块体系统非连续变形分析（DDA）1.15 研究背景 极限平衡法（Limit Equilibrium Method）早期方法：瑞典条分

3、法（Fellenius, 1936）、简化Bishop法（Bishop, 1955）、Mogernstern-Price法（Morgenstern, 1965、Spencer法（Spencer, 1967）、Janbu法（Janbu, 1973）等;普遍极限平衡法（GLE)（Fredlund, 1981）通用条分法（陈祖煜, 2003）三维极限平衡法也逐渐被用于边坡稳定性分析（Duncan, 1996）计算简计算简捷，原理清晰；计算条块间力时加入了假定捷，原理清晰；计算条块间力时加入了假定。1.16 研究背景强度折减法：Zienkiewicz（1975）提出强度折减的概念Ugai（1989）将

4、强度折减法较系统的运用于理想弹塑性边坡Matsui和San（1992）采用Duncan一Chang双曲线模型的非线性有限元法Griffiths和Lan（1999）假定土体为Mohr一Coulomb材料郑颖人和赵尚毅（2002）采用数值方法的收敛性作为判断准则Chang. C. S（1992）可以模拟边坡破裂过程，不需要假定滑裂面；可以模拟边坡破裂过程，不需要假定滑裂面；本构本构模型及失稳判断标准的选取没有得到统一。模型及失稳判断标准的选取没有得到统一。1.17 研究背景离散元法（DEM）：首先由Cundall在1971年提出；在模拟大位移、大变形、不连续介质的特征方面具有优势，可以计算复杂块体

5、的接触力；目前在块体离散元较为成熟的软件：UDEC、3DEC、LMGC90V21.18 论文技术路线1.4基本原理方法LEM-DEM耦合计算系统开发算例验证工程应用极限平衡法LEM离散元法DEMLEM-DEM耦合的边坡稳定性分析方法前处理模块前处理模块模型建立生成计算文件后处理模块后处理模块模型可视化稳定性分析各参数云图二维模型算例三维模型算例小浪底东苗家滑坡9 汇报内容1 1引言引言2 2LEM-DEMLEM-DEM耦合原理及系统研发耦合原理及系统研发LEM-DEM计算原理软件系统开发的重要性系统结构及开发过程软件运行演示3 基于基于LEM-DEMLEM-DEM的边坡稳定的边坡稳定分析分析2

6、D模型稳定性分析3D模型稳定性分析4 4 工程应用工程应用5 成果成果与展望与展望010LEM-DEM耦合计算原理2.1极限平衡法LEM边坡模型模型切割条块划分块体作用力离散元法DEMLEM-DEM耦合的边坡稳定性分析程序稳定性系数11人工方法较繁琐条块越多，复杂度越高。需要手动输入代码控制过程模型生成等代码可利用性较低 系统整体构架2.3LEM-DEM前处理模块后处理模块离散元计算模块数据导入参数设置数据修改/查看导入2D数据导入3D数据设置全部参数调整个别参数查看/修改地形点重新生成模型生成模型模型可视化生成计算文件查看计算结果矢量/标量求解变形/不可变形云图分析生成各个参数的云图 系统整

7、体构架2.3前处理模块地形信息地形面、滑坡面岩层面、水位面模型参数c、kn、ksDat文件Dxf文件文件输入用户交互导入自动条块划分查看/修改模型和参数自动生成运行代码坡面点向下延伸生成条块；滑动面向上延伸生成条块；距离较大时需要增加条块；点列坐标线性内插；滑坡体滑坡床14 系统主要功能2D模型2.43D模型建立（柱体）：l 上下表面均为栅格数据；l 构建三棱柱来构建模型；l 需要得到点坐标在另一个面上的高程信息；15 系统主要功能3D模型2.4对于边界条块需要进行特殊的处理（共12种情况）系统可以根据每种情况进行判断，并基于各种情况分别进行处理。 系统整体构架2.3离散元计算Itasca 3

8、DEC3DEC软件采用不连续介质力学的离散元进行计算。代码命令方式实现操作。将已生成的代码文件运行，即可进行离散元计算；块体为刚体或变形体；计算输出块体间的作用力（法向接触力、切向接触力） 系统整体构架2.3后处理模块条块间作用力导入模型可视化稳定系数计算矢量/标量变形体/刚体云图分析输出：法向力云图剪切力云图稳定性系数云图系统主要功能楔形体稳定性分析楔形体稳定性分析同样也是岩土工程中的经典问题；基于Hoek-Brown方法进行计算，同时也通过LEM-DEM计算2.41819 系统演示2.5 汇报内容1 1引言引言2 2LEM-DEMLEM-DEM耦合原理及系统研发耦合原理及系统研发LEM-D

9、EM计算原理软件系统开发的重要性系统结构及开发过程软件运行演示3 基于基于LEM-DEMLEM-DEM的边坡稳定的边坡稳定分析分析2D模型稳定性分析3D模型稳定性分析4 4 工程应用工程应用5 成果成果与展望与展望020 二维模型建立参数项参数项参数值参数值密度1550 kg/m3法向刚度Kn-剪切刚度Ks-粘聚力0.02 MPa摩擦角283.1边坡参数列表边坡模型可视化 选取了二维边坡4，整体坡高为40m，坡比为1:0.75，切分时最大条块间距为5m。徐文杰. 虎跳峡龙蟠右岸边坡稳定性的数值模拟J. 岩土工程学报, 2006, 28(11): 1996-200421 二维计算结果3.1Kn敏

10、感度分析（1.16 1.17）Kn/Ks敏感度分析（1.14 1.16） 二维计算结果对比3.1计算方法稳定性系数FSOrdinary1.156Bishop Simplify1.230Janbu Simplify1.145Janbu Correct1.212Spencer1.223M-P1.226LEM-DEM（刚体）1.161LEM-DEM（变形体）1.07323 二维计算结果对比3.124法向力云图剪切力云图稳定性系数云图 三维模型建立3.2材料类型摩擦角/粘聚力c/kPa天然容重/KN*m-3滑坡体358020崩塌堆积物346020滑坡堆积物245020基岩4390020条柱界面3580

11、布勒滑坡参数列表（a）极限平衡计算模型（b）三维模型空间视图 布勒滑坡滑体物质主要为孤石、块石、碎块石及碎石土，表层较疏松，深部多呈密实状，且局部有部分胶结半胶结。25结果项结果项数值数值抗滑力1.42811011滑动力1.05211011滑动面面积401940m3稳定性系数1.3574稳定性分析结果计算方法极限平衡法下限解极限平衡法上限解LEM-DEM（标量）LEM-DEM（矢量）结果1.141.311.351.39与极限平衡法结果对比26 三维模型建立3.2 楔形体模型建立3.227倾角倾向J145135J245225坡顶12180坡面70180张裂隙65180 楔形体模型计算结果对比按照

12、Hoek方法经典算例进行计算，结果如下：3.2Hoek法DEM计算（标量）DEM计算（矢量）N1（107N）2.255711.96661.9666N2（107N）1.384871.19651.1965S（107N）1.464431.52001.48443Fs1.73581.6821.72228 汇报内容1 1引言引言2 2LEM-DEMLEM-DEM耦合原理及系统研发耦合原理及系统研发LEM-DEM计算原理软件系统开发的重要性系统结构及开发过程软件运行演示3 基于基于LEM-DEMLEM-DEM的边坡稳定的边坡稳定分析分析2D模型稳定性分析3D模型稳定性分析4 4 工程应用工程应用5 成果成果

13、与展望与展望029 工程背景东苗家滑坡是小浪底大坝下游约2km的一处滑坡，根据检测结果将该滑坡分为三个部分：前部坍塌体，中部滑移变形体，后部拉裂变形体。滑坡内部共发育有5条 较大的弧形裂缝；接下来将会对滑坡进行 二维和三维的分析。430 工程背景滑坡内部共发育有5条较大的弧形裂缝；431主滑面裂 缝前缘滑塌体中后部变形体基 岩 二维模型建立4根据5条裂缝建立模型滑坡部位滑坡部位内摩擦内摩擦角（角（）粘聚力粘聚力（MPa）密度密度（kg/m3）主滑动面主滑动面12.40.007-裂裂 缝缝21.80.018-前缘滑塌前缘滑塌体体24.20.0202300中后部滑中后部滑体体300.0352400

14、岩体岩体-240032 计算结果对比滑面组合滑面组合计算方法计算方法BishopJanbuSpencerMorgenstren-PriceLEM-DEM裂缝裂缝21.4471.3861.5351.4541.227裂缝裂缝31.4951.4421.5631.4881.377裂缝裂缝41.1381.0911.1551.1581.176裂缝裂缝51.1631.1071.1881.1681.189后缘后缘2.2472.3132.5052.5651.628433 计算结果分析434滑坡中部较为安全，上部和尾部较危险；属于前部牵引式滑动，后部推移式滑动；应在滑坡前段和裂缝4后缘进行加固。 三维模型建立模型

15、共分为了2000多个条块进行模拟，每个条块横截面为三角形，纵截面为四边形。计算结果： Fs = 1. 242（标量）Fs = 1. 190（矢量）4模型可视化35表明滑坡体的三维空间效应对稳定性有一定的影响。 汇报内容1 1引言引言2 2LEM-DEMLEM-DEM耦合原理及系统研发耦合原理及系统研发LEM-DEM计算原理软件系统开发的重要性系统结构及开发过程软件运行演示3 基于基于LEM-DEMLEM-DEM的边坡稳定的边坡稳定分析分析2D模型稳定性分析3D模型稳定性分析4 4 工程应用工程应用5 成果成果与展望与展望036 结论 提出了基于提出了基于LEM-DEM边坡稳定性分析方法，并对其可行性进行了系统的论证边坡稳定性分析方法，并对其可行性进行了系统的论证不需要对条块间力做假设对破坏机理、破坏过程的模拟可