基于臨界滑動(dòng)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(gè)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(shí)上，地基巖體是由巖塊和結(jié)構(gòu)面組成的有機(jī)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(jì)算時(shí)，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(qiáng)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(shí)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(qiáng)度指標(biāo)，然后基于臨界滑動(dòng)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(dòng)場理論進(jìn)行節(jié)理巖體地基承載力的計(jì)算。將Hoek-Brown準(zhǔn)則的剪切強(qiáng)度逐點(diǎn)等效到Mohr-Coulomb強(qiáng)度線上，求得每點(diǎn)的瞬時(shí)內(nèi)摩擦角和瞬時(shí)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(dòng)場理論，建立新的迭代算法，將Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則與臨界滑動(dòng)場理論結(jié)合起來求解被動(dòng)土壓力和地基承載力。同時(shí)，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(qiáng)度理論和Hoek-Brown強(qiáng)度準(zhǔn)則的優(yōu)點(diǎn)，基于非線性統(tǒng)一強(qiáng)度理論的Hoek-Brown準(zhǔn)則，推導(dǎo)了確定瞬時(shí)強(qiáng)度參數(shù)c、φ的方程。在確定強(qiáng)度參數(shù)后，結(jié)合臨界滑動(dòng)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(dòng)場理論的基礎(chǔ)上建立計(jì)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(xiǎn)破壞滑面并得到相應(yīng)的地基極限承載力值；同時(shí)，基于統(tǒng)一強(qiáng)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