基于臨界滑動場的巖體地基承載力研究.pdf

1、地基承載力和巖土壓力、邊坡穩(wěn)定共同組成了巖土力學(xué)的三個經(jīng)典課題，巖體地基承載力的傳統(tǒng)分析方法多采用線性的摩爾-庫倫破壞準(zhǔn)則，而事實上，地基巖體是由巖塊和結(jié)構(gòu)面組成的有機復(fù)合體，具有非均質(zhì)、不連續(xù)、各向異性等固有特性和非線性破壞特征，采用線性摩爾-庫倫破壞準(zhǔn)則進(jìn)行分析是不合適的；此外，傳統(tǒng)分析方法在進(jìn)行巖體地基承載力計算時，沒有考慮中間主應(yīng)力的效應(yīng)，不能充分發(fā)揮巖體的強度潛能，也不能反映巖體節(jié)理排列方式及其力學(xué)性質(zhì)等因素對巖體地基承載力各

2、向異性的影響。
　　鑒于此，為了更加真實地反映巖體地基承載力的大小本文依據(jù)Hoek-Brown非線性破壞曲線選取強度指標(biāo)，然后基于臨界滑動場理論通過自編程序得到巖體地基承載力的最小上限解。
　　首先，本文針對節(jié)理巖體非線性破壞特征，發(fā)展了基于Hoek-Brown破壞準(zhǔn)則的臨昴滑動場理論進(jìn)行節(jié)理巖體地基承載力的計算。將Hoek-Brown準(zhǔn)則的剪切強度逐點等效到Mohr-Coulomb強度線上，求得每點的瞬時內(nèi)摩擦角和瞬時粘聚

3、力，在此基礎(chǔ)上改進(jìn)基于Mohr-Coulomb準(zhǔn)則的臨界滑動場理論，建立新的迭代算法，將Hoek-Brown強度準(zhǔn)則與臨界滑動場理論結(jié)合起來求解被動土壓力和地基承載力。同時，綜合分析了巖體的GSI和mi值對地基承載力的影響；其次，本文綜合統(tǒng)一強度理論和Hoek-Brown強度準(zhǔn)則的優(yōu)點，基于非線性統(tǒng)一強度理論的Hoek-Brown準(zhǔn)則，推導(dǎo)了確定瞬時強度參數(shù)c、φ的方程。在確定強度參數(shù)后，結(jié)合臨界滑動場理論求解地基承載力，并考慮地震荷載

4、的影響；最后，根據(jù)含斷續(xù)節(jié)理巖體結(jié)構(gòu)的力學(xué)效應(yīng)和壓剪斷裂破壞特征，推導(dǎo)了Hoek-Brown準(zhǔn)則中參數(shù)m，s的表達(dá)式，并在臨界滑動場理論的基礎(chǔ)上建立計算含斷續(xù)節(jié)理巖體極限承載力的新方法，定量地反映節(jié)理排列方式及其力學(xué)性質(zhì)等因素對巖體地基承載力各向異性的影響。
　　算例對比分析結(jié)果表明：本文方法能迅速準(zhǔn)確地確定節(jié)理巖體地基最危險破壞滑面并得到相應(yīng)的地基極限承載力值；同時，基于統(tǒng)一強度理論的地基承載力有不同程度的提高，現(xiàn)有方法中的地基