土坡穩(wěn)定性的塑性極限分析

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1、2005年第6期            勘 察 科 學(xué) 技 術(shù)                 11土坡穩(wěn)定性的塑性極限分析12胡衛(wèi)東 吳 海(1.湖南理工學(xué)院 湖南·岳陽 4140002.岳陽公路局 湖南·岳陽 414000)提要 基于塑性極限分析的上限定理,研究了線性Mohr-Coulomb破壞準則下的邊坡穩(wěn)定性問題。通過建立合適的屈服破壞機構(gòu),利用數(shù)值分析計算,由能量法原理,推導(dǎo)并求解具有一定坡角的土坡的極限承載力和安全系數(shù)計算公式。同時編制了Matlab計算程序以供工程人員參考。關(guān)鍵詞 邊坡

2、穩(wěn)定性 塑性極限分析 上限定理PlasticLimitAnalysisonSoilSlopeStability12HuWeidongWuHai(1.HunanInstituteofScienceandTechnology2.YueyangHighwayManagementBureau)AbstractBasedontheplasticlimitupperboundtheorem,thesoilslopeisresearchedbylinearfailurecriteri2on.Throughthee

3、stablishmentoftranslationalfailuremechanismofslope,byusingtheenergymethodprincipleandtheuseofnumericalanalysiscomputationthebearingcapacityandthesafetyfactorofsoilslopecanbecalculated.TheMatlabprogrammeisputforward,whichmightprovidesomeusefulreferences

4、toengineersandtechnicians.Keywordsslopestability;plasticlimitanalysis;upperboundtheorem物理概念清楚,計算也較簡單。如果是均質(zhì)土坡,可1 前言以不必經(jīng)過很多滑面的試算,就可直接由公式求出在邊坡穩(wěn)定性分析中,極限平衡法已經(jīng)得到廣安全系數(shù),并且可制成圖表查用,手續(xù)簡便。極限分泛應(yīng)用,但是一般無法保證它的解答是精確解答的析中的上限定理和下限定理得到的是精確解答的上上限還是下限。然而,極限分析中的上限定理和下限和下限。限定

5、理得到的解答為精確解答的上限和下限,因此在研究土坡的穩(wěn)定性時(特別是對于具有粘聚該方法越來越得到了廣泛應(yīng)用。本文針對具有高陡力的土質(zhì)邊坡),若不研究土坡變形的全過程,則可坡角的簡單土坡穩(wěn)定性,作出了塑性極限分析解,并假定土體是剛塑性體。當(dāng)土坡中的應(yīng)力小于屈服應(yīng)編制了相應(yīng)的計算程序。力時,土體就像剛體一樣不變形;而當(dāng)應(yīng)力達到屈服應(yīng)力時,土體便像理想塑性體那樣產(chǎn)生塑流,即土坡2 原理及分析模型的局部或全部進入塑性狀態(tài),土坡的穩(wěn)定性喪失。利用極限平衡法做邊坡穩(wěn)定分析,計算中不考塑性極限分析的基本要點是:當(dāng)

6、滑動體滑動時,慮材料的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系,一般無法保證解答的是自重和外力所做的功率等于內(nèi)力(滑面上的阻力)所精確解的上限或是下限。新發(fā)展的塑性極限分析法消耗的功率。于是,可由滑體處于極限狀態(tài)時兩功(能量法)是同極限平衡法根本不同的新方法。它的率相等的條件求出極限荷載、臨界坡高或安全系數(shù)。理論基礎(chǔ)是塑性力學(xué)的塑性位勢理論。它的最大優(yōu)這種考慮土的完全塑性應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系的理點在于計算中考慮了土料的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系,而且論,杜拉克(D.C.Drucker)和普拉格(W.Prager)于作者簡介:胡衛(wèi)東,男,197

7、6年生,碩士生、講師,主要從事結(jié)構(gòu)與巖1952年就提出來了。后經(jīng)許多人發(fā)展,至1967年,土工程的教學(xué)與研究。芬恩根據(jù)完全塑性土(在剪切時體積不收縮)的應(yīng)力收稿日期:2005-07-06—應(yīng)變關(guān)系推導(dǎo)出結(jié)論:假定外力所做的功全部消                  勘 察 科 學(xué) 技 術(shù)           122005年第6期耗在滑動面間很薄一層土的變形上,這層土不僅沿滑動面位移,而且還沿法線方向運動,其合成速度方向與滑面的交角為土的內(nèi)摩擦角。此外,根據(jù)莫爾—庫侖屈服準則相適應(yīng)的流動法則可導(dǎo)得結(jié)論

8、:滑面上的耗散能僅為粘結(jié)力與剪切位移值的乘積。圖1 直線破裂面屈服機構(gòu)———速度場能量法可以用來計算兩種情況:1)假定滑體自  當(dāng)土體沿不連續(xù)直線破裂面向下滑動時,形成剛身無能量消耗,體積沒有變形,相當(dāng)于剛體,滑坡時性楔ABD,楔體的下滑速度為V,與破裂面成φ角。外能量消耗于克服滑面上的阻力。2)假定滑體有體積力所做的功等于土楔自重與速度的垂直分量的乘積:變化,消耗外功。11土坡穩(wěn)定分析一般采用前一種假定。在線性A=WV⊥=(HHcotθ-HHcotβ)γVsin(θ

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