›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (7): 2063-2072.doi: 10.16285/j.rsm.2015.07.031

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非线性破坏准则下边坡稳定性极限分析斜条分法

唐高朋1,李 亮1,赵炼恒1,陈静瑜1, 2   

  1. 1. 中南大学 土木工程学院,湖南 长沙 410075;2. 华东交通大学 轨道交通学院,江西 南昌 330000
  • 收稿日期:2014-12-18 出版日期:2015-07-11 发布日期:2018-06-13
  • 通讯作者: 赵炼恒,男,1980年生,副教授,博士生导师,主要从事道路与铁道工程、岩土极限分析理论与应用方面的教学与科研工作。 E-mail: zlh8076@163.com E-mail:tgpcsu@gmail.com
  • 作者简介:唐高朋,男,1989年生,博士研究生,主要从事道路与铁道工程、边坡稳定性极限分析方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(No. 51208522,No. 51478477);贵州省交通运输厅科技项目(No. 2012122033,No. 2014122006);湖南省科学技术厅科技计划项目(No. 2012SK3231)。

Inclined slices method for limit analysis of slope stability with nonlinear failure criterion

TANG Gao-peng1,LI Liang1,ZHAO Lian-heng1,CHEN Jing-yu1, 2   

  1. 1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha, Hunan 410075, China; 2. School of Railway Tracks and Transportation, East China Jiaotong University, Nanchang, Jiangxi 330000, China
  • Received:2014-12-18 Online:2015-07-11 Published:2018-06-13

摘要: 考虑坡顶均布荷载和地震效应典型情况下,将边坡滑体进行任意斜条块划分,建立了具有倾斜界面的多块体破坏模型。基于极限分析上限法和非线性摩尔-库仑破坏准则,考虑岩体内正应力的不均匀性,引入多点切线法和强度折减法推导得出边坡临界破坏状态下的安全系数Fs通用计算公式。采用序列二次规划法对安全系数Fs的目标函数进行最优化计算,并与既有研究成果进行对比分析,其结果具有较好的一致性,相对误差不超过3.565%,表明了该方法的正确性。同时对比传统单点切线法计算结果,多点切线法较单点切线法获得的边坡安全系数值偏小,表明了多点切线斜条分法偏于保守,是安全的。参数分析表明坡顶均布荷载、地震效应和非线性参数均对边坡安全系数及潜在临界滑裂面有重要影响。多点切线法引入非线性摩尔-库仑破坏准则对边坡进行稳定性极限分析,为相关研究人员提供了一种新的思路与方法。

关键词: 极限分析上限法, 非线性破坏准则, 安全系数, 多点切线法, 斜条分法

Abstract: A slope stability limit analysis based on the translational failure mechanism is presented under typical uniformly-distributed loading and seismic loading conditions. The sliding body of slope is divided into arbitrary discrete blocks with inclined interfaces. Based on the upper-bound limit analysis method and nonlinear Mohr-Coulomb failure criterion, a general expression for safety factor Fs in state of critical failure is developed based on the multipoint tangent method and strength reduction method. In this expression, the inhomogeneity of normal stress in rock mass is considered. The upper bound solutions of the slope safety factor are obtained by applying a nonlinear sequential quadratic programming (SQP). The contrastive analysis shows that agreement with the previous results can be achieved by a relative error less than 3.565%, demonstrating the rationality and reliability of the proposed method. Meanwhile, the slope stability safety factors Fs calculated by multipoint tangent inclined slices method are smaller than those obtained by traditional single tangent inclined slices method, showing that multipoint tangent inclined slices method is a conservative and effective method for slope stability analysis. Parametric analysis indicates that the uniformly distributed loading, seismic loading and nonlinear parameters have significant effects on safety factor and the potential critical slip surface of the slopes. This paper provides a new approach to analyzing the slope stability by introducing the multipoint tangent method into the nonlinear Mohr-Coulomb failure criterion.

Key words: limit analysis upper bound method, nonlinear failure criterion, safety factor, multipoint tangent method, inclined slices method

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[1] 于丽, 吕城, 段儒禹, 王明年, . 考虑孔隙水压力及非线性Mohr-Coulomb破坏准则下浅埋土质隧道三维塌落机制的上限分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 194-204.
[2] 张海娜, 陈从新, 郑 允, 孙朝燚, 张亚鹏, 刘秀敏, . 坡顶荷载作用下岩质边坡弯曲倾倒破坏分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2938-2946.
[3] 陈峥, 何平, 颜杜民, 高红杰, 聂奥祥, . 超前支护下隧道掌子面稳定性极限上限分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2154-2162.
[4] 吴关叶, 郑惠峰, 徐建荣. 三维复杂块体系统边坡深层加固条件下稳定性及 破坏机制模型试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2369-2378.
[5] 任晋岚, 陈曦, 王冬勇, 吕彦楠. 基于广义Hoek-Brown准则的瞬时线性化 强度折减技术[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4865-4872.
[6] 李典庆, 周强, 曹子君, . 基于广义可靠指标相对安全率的岩土工程 设计安全判据[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3977-3986.
[7] 尹小涛,薛海斌,汤 华,任兴文,宋 罡,. 边坡局部和整体稳定性评价方法的辩证统一[J]. , 2018, 39(S1): 98-104.
[8] 尹小涛,严 飞,秦雨樵,周 磊,王东英, . 地震作用下华丽高速公路金沙江桥华坪岸顺层边坡动力稳定性评价[J]. , 2018, 39(S1): 387-394.
[9] 肖国峰,陈从新. 岩质块体渐进破坏的稳定分析方法[J]. , 2018, 39(8): 3001-3010.
[10] 李清川,李术才,王汉鹏,张红军,张 冰,张玉强,. 上覆流沙层隧道开挖面稳定性分析与数值试验研究[J]. , 2018, 39(7): 2681-2690.
[11] 严敏嘉,夏元友,刘婷婷. 地震作用下预应力锚索加固顺层岩坡极限分析[J]. , 2018, 39(7): 2691-2698.
[12] 温树杰,梁 超,宋亮亮,刘 刚,. 基于最小势能法的三维临界滑裂面搜索方法[J]. , 2018, 39(7): 2708-2714.
[13] 许 明,唐亚锋,刘先珊,罗 斌,唐道勇,. 自适应锚索锚固岩质边坡地震动力响应分析[J]. , 2018, 39(7): 2379-2386.
[14] 张海涛,罗先启,沈 辉,毕金锋. 基于矢量和的滑面应力抗滑稳定分析方法[J]. , 2018, 39(5): 1691-1698.
[15] 李 宁,郭双枫,姚显春,. 再论岩质高边坡稳定性分析方法[J]. , 2018, 39(2): 397-406.
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[1] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .
[2] 张文杰,陈云敏. 垃圾填埋场抽水试验及降水方案设计[J]. , 2010, 31(1): 211 -215 .
[3] 宫伟力,安里千,赵海燕,毛灵涛. 基于图像描述的煤岩裂隙CT图像多尺度特征[J]. , 2010, 31(2): 371 -376 .
[4] 万 智,董 辉,刘宝琛. 基于正交设计下SVM滑坡变形时序回归预测的超参数选择[J]. , 2010, 31(2): 503 -508 .
[5] 孙曦源,栾茂田,唐小微. 饱和软黏土地基中桶形基础水平承载力研究[J]. , 2010, 31(2): 667 -672 .
[6] 王明年,郭 军,罗禄森,喻 渝,杨建民,谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道深浅埋分界深度研究[J]. , 2010, 31(4): 1157 -1162 .
[7] 胡勇刚,罗 强,张 良,黄 晶,陈亚美. 基于离心模型试验的水泥土搅拌法加固斜坡软弱土地基变形特性分析[J]. , 2010, 31(7): 2207 -2213 .
[8] 谭峰屹,姜志全,李仲秋,颜惠和. 附加质量法在昆明新机场填料压实密度检测中的应用研究[J]. , 2010, 31(7): 2214 -2218 .
[9] 柴 波,殷坤龙,肖拥军. 巴东新城区库岸斜坡软弱带特征[J]. , 2010, 31(8): 2501 -2506 .
[10] 杨召亮,孙冠华,郑 宏. 基于潘氏极大值原理的边坡稳定性的整体分析法[J]. , 2011, 32(2): 559 -563 .