岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (6): 1745-1754.doi: 10.16285/j.rsm.2024.0751CSTR: 32223.14.j.rsm.2024.0751

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

考虑推力线位置的边坡线性规划模型与极限平衡上下限解

江沂键1,李焕焕2,朱大勇2, 3,凌道盛1   

  1. 1. 浙江大学 建筑工程学院,浙江 杭州 310058;2. 浙大宁波理工学院 土木建筑工程学院,浙江 宁波 315100; 3. 浙江大学 宁波研究院,浙江 宁波 315100
  • 收稿日期:2024-06-17 接受日期:2024-12-20 出版日期:2025-06-11 发布日期:2025-06-09
  • 通讯作者: 李焕焕,女,1990年生,博士,讲师,主要从事岩土工程稳定性分析理论与数值方法、桩土相互作用机制等方面的研究。 E-mail: huanhuanli17@nbt.edu.cn
  • 作者简介:江沂键,男,2000年生,硕士研究生,主要从事边坡稳定性分析方面的研究工作。E-mail: 22212199@zju.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金面上项目(No.52079121);宁波市自然科学基金(No.2024J083)

A linear programming model for slope considering thrust line position and limit equilibrium upper and lower bound solutions

JIANG Yi-jian1, LI Huan-huan2, ZHU Da-yong2, 3, LING Dao-sheng1   

  1. 1. Department of Architecture and Civil Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058, China; 2. School of Civil Engineering and Architecture, NingboTech University, Ningbo, Zhejiang 315100, China; 3. Ningbo Research Institute, Zhejiang University, Ningbo, Zhejiang 315100, China
  • Received:2024-06-17 Accepted:2024-12-20 Online:2025-06-11 Published:2025-06-09
  • Supported by:
    This work was supported by the General Program of National Natural Science Foundation of China (52079121) and the Natural Science Foundation of Ningbo (2024J083).

摘要: 针对边坡稳定性分析问题,提出了一种创新的线性规划模型,将安全系数求解转化为确定水平地震力影响系数的线性规划问题。除正应力凸性特征、摩尔−库仑准则等约束外,该模型还将推力线位置约束纳入线性规划模型中,进一步缩减了边坡极限平衡求解的上下限范围,提高了计算准确性。该研究通过设定合理的条间力分布假设,对推力作用点的范围进行有效地约束,实现了推力线位置的快速求解,指导了边坡加固措施。算例计算结果表明,所得安全系数上下限解范围较小,虽然安全系数与改进的Morgenstern-Price法的结果接近,但推力线位置更加合理。该方法可以避免局部破坏,排除应力突变,保证推力线位置在合理的范围内。

关键词: 边坡, 推力线位置, 严格极限平衡, 安全系数, 上下限解

Abstract: This study introduces a novel linear programming model to address slope stability issues by converting the safety factor calculation into a linear programming problem to determine the horizontal seismic force influence coefficient. In addition to constraints such as normal stress convexity and the Mohr-Coulomb criterion, the model integrates thrust line position constraints into the linear programming framework. This approach further narrows the upper and lower bounds of the limit equilibrium solution and improves computational accuracy. Reasonable assumptions for inter-slice force distribution are established, effectively constraining the range of thrust action points. This enables rapid determination of thrust line positions and informs slope reinforcement measures. Numerical examples show that the obtained upper and lower bounds of the safety factor are relatively narrow. Although the safety factors are close to those from the improved Morgenstern–Price method, the thrust line positions derived here are more reasonable. This method prevents local failure, eliminates stress discontinuities, and ensures the thrust line positions remain within a reasonable range.

Key words: slope, thrust line position, rigorous limit equilibrium, factor of safety, upper and lower bound solutions

中图分类号: TU432
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