【摘要】：以極限分析上限定理為基礎(chǔ),發(fā)展了地震荷載作用下錨固邊坡穩(wěn)定性的極限分析上限方法。基于對數(shù)螺線破壞機構(gòu),考慮地震荷載、錨固荷載以及巖土介質(zhì)的非線性破壞準則,對均質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性進行了上限分析。在此基礎(chǔ)上,考慮邊坡土層分布與坡面型式的復(fù)雜性,基于組合對數(shù)螺線破壞機構(gòu),引入數(shù)值積分,實現(xiàn)了多階多層復(fù)雜邊坡的穩(wěn)定性上限分析,并拓展至地震荷載以及錨固荷載條件。具體研究內(nèi)容包括四個方面：(1)以均質(zhì)邊坡為研究對象,推導(dǎo)了潛在滑坡體上的外力功率與內(nèi)能耗散率的解析表達式,結(jié)合強度折減技術(shù)和優(yōu)化方法,得到了邊坡的安全系數(shù)上限解及臨界滑動面。在此基礎(chǔ)上,考慮地震荷載作用,分別得到了邊坡的安全系數(shù)與屈服加速度系數(shù)上限解,并求解了邊坡的永久位移。通過典型算例對比分析,驗證了本文方法的正確性,為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。此外,對地震力偏角的分析表明,地震系數(shù)一定時,可以認為最不利方向與邊坡傾向一致。(2)考慮錨固荷載作用,對地震作用下的邊坡穩(wěn)定性進行了上限分析。參數(shù)分析表明：單排錨的最優(yōu)錨固角度有隨著錨固位置靠近坡趾增大的趨勢,但總體保持在0°～15°范圍內(nèi);錨固位置越靠近坡趾時加固效果越好,但應(yīng)注意邊坡的局部穩(wěn)定性,防止不利的局部失穩(wěn)；多排錨加固邊坡時,坡面上部的錨應(yīng)盡量水平設(shè)置,下部錨的錨固角度應(yīng)在0°～15°范圍內(nèi);水平地震荷載對錨加固邊坡的穩(wěn)定性影響顯著,在水平地震荷載較大時,應(yīng)考慮地震荷載對邊坡穩(wěn)定性的不利影響。(3)考慮非線性Hoek-Brown破壞準則,采用“外切線法”,對錨固邊坡的地震穩(wěn)定性進行了上限分析。參數(shù)分析表明：Hoek-Brown參數(shù)GSI、mi與D均對邊坡的穩(wěn)定性有顯著影響,尤其以GSI的影響最為顯著,D次之,mi的影響最小；對于巖體綜合質(zhì)量好、外部擾動小的邊坡,地震荷載對其穩(wěn)定性的削弱更為顯著；單排錨的最優(yōu)錨固角度在0°～15°范圍內(nèi),而錨的位置越靠近坡趾加固效果越好,但應(yīng)考慮錨上部坡體的局部穩(wěn)定性,為避免局部失穩(wěn),可采用多排錨的加固方案。(4)以多階多層復(fù)雜邊坡為研究對象,使用直角坐標建模方式,推導(dǎo)了潛在滑坡體上的外力功率的積分表達式,引入數(shù)值積分技術(shù),以旋轉(zhuǎn)中心及滑入點坐標作為獨立變量,實現(xiàn)了復(fù)雜邊坡的穩(wěn)定性上限分析。在此基礎(chǔ)上,考慮地震荷載,對錨固作用下的復(fù)雜邊坡的地震穩(wěn)定性進行了上限分析。算例對比分析說明了本文方法的正確性,從而為復(fù)雜條件下的邊坡穩(wěn)定性分析提供了一種新思路。
【圖文】：

積分求解滑坡體的永久位移時，尚需特別注意速度為零的時刻，而不僅僅是純粹的數(shù)學(xué)逡逑上的連續(xù)積分問題。逡逑圖２．９所示為一典型的加速度時程曲線，圖中粗虛線為水平加速度與屈服加速度等逡逑值線。假定一均質(zhì)邊坡受到此加速度時程的作用，破壞機構(gòu)如圖２．４所示，以此為例來逡逑說明永久位移的求解步驟。逡逑Ｉ邋‘邋‘邋Ｉ邋‘‘邋Ｉ邋■邋Ｉ邋＿邋Ｉ邋‘邋‘邋Ｉ邋Ｔ．．Ｔ邋Ｉ邋Ｉ邋ｉ邋‘邋‘邋，１邋Ｉ邋邐．１邋Ｔ．廣邋１，＿邋■．逡逑０．３邋－邐－逡逑０．２邋－邐｜＼邋？N八邐邐邐邋…—邐Ｉ邐１—邐乙〉，．．．．．…■：逡逑５邋：逡逑■０．３邋－邐Ｉ邋？邐ｉ邐－逡逑邐Ｉ邐？邋■邋？邋■邋Ｉ邋？邋Ｉ邋？邋Ｉ邋＞邋Ｉ邋■邋■邋■邋Ｉ邋‘邋Ｉ邋‘逡逑０．０邐０．８邐１．６邐２．４邐３２邐４０邐４．８邐５．６邐６．４邐７．２邐８．０逡逑＇⑶逡逑圖２．９示例加速度時程曲線逡逑Ｆｉｇ．邋２．６邋Ｓａｍｐｌｅ邋ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ邋ｔｉｍｅ－ｈｉｓｔｏｒｙ邋ｃｕｒｖｅ逡逑－３１邋＂邐、逡逑

完成對該區(qū)間的求解。逡逑繼續(xù)讀入下一個加速度值Ａ：ｈ（／＋１），＾邋ｈ＞ｋｙ，轉(zhuǎn)到Ｓｔｅｐ邋３；邋＾邋ｈ＜ｋｙ，轉(zhuǎn)到Ｓｔｅｐ４。逡逑（２）若Ｌ邐＜０，說明滑坡體在該區(qū)間中段已處于暫時穩(wěn)定狀態(tài)，如圖２．１１所示。由逡逑式（２．４９）得到角速度為零的時刻／？１，把區(qū)間［〖／－Ｉ，／，］分解為兩個獨立的區(qū)間Ａ／？１］、逡逑ｔｉ］邋０逡逑在區(qū)間內(nèi)，依據(jù)式（２．５１）計算區(qū)間末端時刻的累積位移化１，為逡逑＝《－１邋丨（４〗－＾，－１）＋—－ｈ－＼ｌ邐＂“（２．５３）逡逑２邐０＼邋Ｊ邋ｔｉ－ｔｉ－ｉ逡逑由于滑坡體處于暫時穩(wěn)定狀態(tài)，該求解周期結(jié)束，所求＆即為該周期內(nèi)滑坡體的累逡逑積位移。而將區(qū)間［￡，－１，＾？１］納入下一個求解周期，轉(zhuǎn)到Ｓｔｅｐ邋１，進入下一個求解周期，其逡逑中／０時刻為下一周期的啟滑時刻。逡逑則坡體上任一特征點Ｔ的位移為逡逑＝ｒ，［ｃｏｓ邋l�，，－ｃｅP螅╨

本文編號：2553931