邊坡工程穩(wěn)定性極限分析.pdf

1、本論文研究了邊坡及其支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的塑性力學(xué)極限分析法，從自然極限分析非線性破壞準(zhǔn)則的應(yīng)用、自然邊坡破裂面位置和形狀的判識(shí)、邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)、靜穩(wěn)定性分析的角度探討了邊坡及其支護(hù)結(jié)構(gòu)塑性力學(xué)極限分析的上限解答。
　　 1.Baker提出非線性破壞準(zhǔn)則是一種廣義的巖土體強(qiáng)度準(zhǔn)則，常規(guī)的M-C強(qiáng)度準(zhǔn)則、格里菲斯強(qiáng)度準(zhǔn)則以及Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則均為其特例。該準(zhǔn)則通過大量的三軸試驗(yàn)引入無量綱強(qiáng)度參數(shù)A、n、T，A為尺度參數(shù)用

2、于控制剪切強(qiáng)度的大??；n為準(zhǔn)則曲線的次數(shù)用于控制曲率；T為轉(zhuǎn)換參數(shù)用于控制準(zhǔn)則曲線與σ軸的位置并反映出無量綱拉伸強(qiáng)度。以Baker非線性強(qiáng)度準(zhǔn)則為基礎(chǔ)，以極限分析上限法為工具，采用“切線法”思想研究了靜、動(dòng)荷載下邊坡的穩(wěn)定性，推導(dǎo)了相關(guān)的計(jì)算公式，將邊坡的穩(wěn)定性問題轉(zhuǎn)化為含多變量的數(shù)學(xué)優(yōu)化問題并給出最優(yōu)解。通過算例分析，研究了非線性強(qiáng)度參數(shù)對(duì)邊坡穩(wěn)定系數(shù)與屈服加速度系數(shù)的影響。結(jié)果表明：邊坡穩(wěn)定系數(shù)隨無量綱參數(shù)A、T的增加而增大；邊坡屈

3、服加速度系數(shù)隨坡高、坡角的增加而降低。
　　 2.將極限分析上限定理與條分法結(jié)合，研究了邊坡潛在破裂面的位置和形狀與穩(wěn)定性判識(shí)。將邊坡潛在破裂面看成是由若干段組合而成的復(fù)合破裂面，并沿各段將邊坡垂直條分為多塊體，分別計(jì)算各塊體外功率與內(nèi)能耗散，建立邊坡穩(wěn)定系數(shù)的多元函數(shù)，利用數(shù)學(xué)優(yōu)化方法給出邊坡穩(wěn)定系數(shù)的最優(yōu)解，從而可以方便地給出邊坡潛在破裂面形狀及其對(duì)應(yīng)的邊坡穩(wěn)定系數(shù)。
　　 3.研究了地震荷載作用下?lián)跬翂?dòng)力穩(wěn)定性分

4、析與填土破裂面滑移位置的確定方法。將擋土墻與填土作為一個(gè)整體體系進(jìn)行考慮并發(fā)生滑移破壞，建立地震屈服加速度系數(shù)關(guān)于破裂面與水平方向的夾角、第二破裂面與豎直方向的夾角的二元函數(shù)，并給出地震屈服加速度系數(shù)的最優(yōu)解，從而得到臨界屈服加速度系數(shù)，并揭示了各參數(shù)對(duì)擋土墻動(dòng)力穩(wěn)定性與破裂面滑移位置的影響。
　　 4.合理得沉入深度和最優(yōu)設(shè)置位置是沉入式抗滑樁設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，如果沉入深度過大可能導(dǎo)致上部坡體發(fā)生越頂破壞，形成新的次級(jí)滑動(dòng)，沉入深度

5、過小起不到降低工程投資的目地。在假設(shè)渭面為通過坡趾下端的對(duì)數(shù)螺旋曲線基礎(chǔ)上，研究了確保邊坡穩(wěn)定抗滑樁所需提供的最小抗力；在抗滑樁設(shè)置位置和沉入深度優(yōu)化分析中，采用基于極限分析的扇形條分法，對(duì)可能出現(xiàn)的次級(jí)滑面形狀及其穩(wěn)定性進(jìn)行了預(yù)測(cè)研究。分析了沉入式抗滑樁設(shè)置位置、沉入深度對(duì)邊坡穩(wěn)定性及其抗力的影響，從而為沉入式抗滑樁的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一種理論方法。
　　 5.邊坡上修筑各類建筑物與構(gòu)筑物，由于基礎(chǔ)荷載會(huì)影響邊坡的穩(wěn)定性，荷載過大

6、甚至?xí)鸹?。?duì)此，以坡頂條形基礎(chǔ)荷載作用于邊坡穩(wěn)定性為研究模型，分析附加應(yīng)力對(duì)邊坡的穩(wěn)定性的影響。對(duì)于穩(wěn)定性較差的土質(zhì)邊坡，我們采用抗滑樁進(jìn)行超前支護(hù)，研究地震荷載作用下超前支護(hù)樁加固邊坡的抗力荷載、臨界屈服加速度的影響因素。
　　 6.對(duì)于開挖邊坡，提出超前支護(hù)的思想。研究了高切坡穩(wěn)定性判識(shí)、超前支護(hù)樁和超前支護(hù)錨索加固高切坡的地震屈服加速度和永久位移計(jì)算的極限分析方法。根據(jù)上限定理進(jìn)行推導(dǎo)，分別建立了安全系數(shù)以及屈服加速