›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (11): 3312-3318.

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

基于非线性破坏准则的边坡稳定性极限分析

张迎宾1,2,李 亮1,赵炼恒1,姚 辉1,任东亚1   

  1. 1. 中南大学 土木工程学院,长沙 410075;2. 九州大学大学院 土木与结构工程学院,福冈 819-0395
  • 收稿日期:2010-03-16 出版日期:2011-11-01 发布日期:2011-11-09
  • 作者简介:张迎宾,男,1983年生,博士研究生,主要从事边坡稳定性方面的研究工作
  • 基金资助:

    铁道部科技研究开发计划重点资助项目(No. 2008G032–3);西部交通建设科技项目(No. 2006318802111)

Limit analysis of slope stability based on nonlinear failure criterion

ZHANG Ying-bin1, 2,LI Liang1,ZHAO Lian-heng1,YAO Hui1,REN Dong-ya1   

  1. 1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China; 2. Department of Civil and Structural Engineering, Kyushu University, Fukuoka 819-0395, Japan
  • Received:2010-03-16 Online:2011-11-01 Published:2011-11-09

摘要: 上限定理是求解岩土工程问题的有效工具。以上限定理为理论基础,分析边坡的稳定性问题,并考虑了岩土材料破坏准则的非线性特性。在非线性Mohr-Coulomb破坏准则下,采用条分法与极限分析上限法相结合的方法,对边坡稳定性进行分析。通过切线法引入非线性强度参数 、 ,推导了岩土材料在非线性破坏准则下的相关联流动法则,建立功能方程,推导了边坡直线滑裂面、折线滑裂面和光滑曲线滑裂面安全系数F的计算方程。采用数学规划法计算后与工程实际中常用的边坡稳定性分析方法进行对比,并获得安全系数F =1.0时的稳定性系数Ns。与已有的研究成果进行比较分析,结果表明了该方法的正确性及优越性

关键词: 非线性破坏准则, 极限分析上限法, 安全系数, 稳定性系数

Abstract: Upper bound limit analysis method is an effective tool in solving geotechnical engineering problems. Conventional calculations in stability of slopes are formulated assuming the soils obeying a linear Mohr-Coulomb yield criterion. However, experimental evidences show that the failure criteria of almost all geomaterials are nonlinear over a wide range of normal stresses. In this paper, the soil masses of slopes are assumed to follow a nonlinear Mohr-Coulomb failure criterion. Based on the nonlinear failure criterion, the paper studies the problem of slope stability by combining the slice method and limit analysis upper bound method. The nonlinear strength parameters cohesion and internal friction angle are introduced through the tangent method. Joined influence of nonlinearity is established. The equations of equivalent in rates of external work and internal energy dissipation are established based on the joined influence. The equations of factors of safety for slope with different slide surface (straight line, broken-line, and circle) are deduced and the plastic analysis upper limit solutions are calculated well by these equations. A classical slope calculation case shows that the method is of correctness and high precision which consists with previous achievements. The new method can be used to guide the slope stability analysis based on the nonlinear failure criterion on the plastic upper limit theorem.

Key words: nonlinear failure criterion, upper bound limit analysis, factor of safety, stability factor

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