非线性破坏准则下浅埋隧道围岩压力的极限分析

采用土体非线性破坏准则,基于浅埋隧道的泰沙基破坏模式,利用极限分析法中的上限定理,推导非线性破坏准则下浅埋隧道围岩压力的计算公式。运用序列二次规划算法进行优化分析,得出围岩压力上限解的最优值。研究结果表明:当非线性系数m=1时,非线性破坏准则变成线性Mohr-Coulomb准则,本文方法的计算结果与泰沙基极限平衡法的计算结果比较接近,证明了本文方法的有效性;非线性系数对围岩压力上限解有较明显的影响。

非线性破坏准则对主动土压力的影响

本文采用非线性破坏准则分析和确定了刚性挡土墙主动土压力大小和滑动面位置。首先应用"切线法"引入了变量ct和φt,然后运用迭代法计算得出对应于不同潜在滑动面上的ct和φt值,再运用广义库仑土压力理论求解主动土压力大小。其中对应于最大主动土压力的滑动面即为最危险滑动面,此时的所求即为主动土压力。通过与采用线性Mohr-Coulomb破坏准则下的研究结果比较得出,采用非线性破坏准则确定刚性挡土墙主动土压力更加符合实际工程,结果更加准确,而采用线性Mohr-Coulomb破坏准则计算的主动土压力结果偏小,在实际工程设计中偏于不安全。

基于非线性破坏准则的挡土墙被动土压力上限分析

传统的挡土墙土压力计算基于Mohr-Coulomb线性破坏准则,但大量试验数据表明,土体破坏时最大主应力和最小主应力的关系是非线性的。为此,基于Mohr-Coulomb非线性破坏准则,将挡土墙后填土划分为多个刚性滑块组成的破坏机构,根据极限分析中的上限理论建立容许的速度场。根据岩土实际应力情况,不同边界采用不同的切线强度计算参数,提出一种"多切线法",推导得出挡土墙被动土压力的解析表达式,通过大型数学规划理论优化得到最优上限解。计算结果表明:当非线性破坏准则变为线性破坏准则时,结果与前人成果一致;非线性参数m、超载q、初始黏结力C0对被动土压力有重要影响;与单切线法相比,采用多切线法理论上更加严密,计算结果更接近真实值,具有较高的实用价值。

基于非线性破坏准则的主动土压力上限计算

主要叙述了一种基于非线性破坏准则下的主动土压力计算分析方法。引入Power-Law非线性破坏准则,并根据切线法引入了变量ct、?0,建立了一个统一的容许速度场,通过上限分析得出了主动土压力的计算表达式。由于主动土压力计算表达式中自变量个数繁多,为实现对上限解的最优化,应用了大型的数学规划软件,采用了目前广泛使用的SQP算法,得出了最优的上限解。通过与同样引入Power-Law非线性破坏准则后的朗肯土压力理论解的比较,发现所述的方法切实有效,并且适用范围更加广泛。

用于岩土极限分析的非线性能量耗散理论

在岩土工程中广泛应用MohrCoulomb或Tresca破坏准则,该破坏准则为线性破坏准则。然而,大量的岩土试验结果表明:岩土破坏准则是非线性的,而线性破坏准则只是其中的一个特例。在上限定理的基础上,提出用于岩土极限分析的非线性能量耗散理论,并从应用方面证明该理论的正确性。研究结果表明:对于一般边坡稳定性,应用该理论所得结果与应用变分法所得结果一致;对于存在竖直裂缝的边坡稳定性,应用该理论所得结果与下限解一致;对主动或被动土压力,应用该理论所得结果与广义Rankine解一致。

圆弧夹层破坏机制与被动土压力的非线性极限分析

在非线性破坏准则下,将水平地震力作为拟静态力,根据极限分析上限定理,利用圆弧夹层破坏机制求解非线性破坏准则下的被动土压力,并将计算结果与多三角形刚块破坏机制下的数值结果进行比较。研究结果表明:圆弧夹层机制下的被动土压力与多三角形刚块机制下的被动土压力几乎相等;水平地震系数与非线性参数对被动土压力有较大影响;土体非线性参数影响破坏面的形状。

非线性破坏准则下被动土压力的计算

基于采用非线性Mohr-Coulomb破坏准则,提出一个对刚性挡土墙的墙后被动土压力计算方法,分析和确定了滑动面的位置以及此时被动土压力的大小。首先,应用"切线法"引入了变量Ct和tφ,然后运用迭代法计算得出对应于不同潜在滑动面上的Ct和φt,再运用广义库仑土压力理论求解被动土压力。其中对应于最大被动土压力的滑动面即为最危险滑动面,此时的被动土压力即为所求。通过与采用线性Mohr-Coulomb破坏准则下的研究比较得出,采用线性Mohr-Coulomb破坏准则计算的被动土压力结果偏大,在实际工程设计中偏于不安全,而采用非线性Mohr-Coulomb破坏准则在确定刚性挡土墙的墙后被动土压力时更加符合实际工程,结果更加准确。

水平地震力对非线性主动土压力上限解的影响

大多数关于主动土压力的计算都是基于线性摩尔库仑准则.然而,实际上几乎所有的土体材料均遵循非线性关系,线性只是其中一个特例.根据非线性破坏准则,运用拟静态法考虑地震作用,利用极限分析上限定理求得主动土压力上限解.通过切线法原理引进中间变量,对墙后土体建立相容速度场,根据外力功率与内部能量耗散率相等的原理求出土压力的目标函数与约束条件,最后采用序列二次规划算法对该问题进行优化,得出主动土压力的最大值.将结果与已有文献进行分析比较,证明了该方法的可靠性.数值分析结果显示:随着水平地震系数的增加,主动土压力有非线性增大的趋势;非线性系数对主动土压力也有明显影响.

人工制备土样的非线性破坏试验及对朗肯被动土压力的影响

通过直剪试验研究了土的非线性破坏准则,给出了刚性挡土墙的朗肯非线性被动土压力公式并采用自适应步长Simpson积分法进行了求解,与线性Mohr-Coulomb破坏准则下朗肯被动土压力进行了对比,结果表明,采用线性Mohr-Coulomb破坏准则计算的被动土压力结果偏大35%～40%,在实际工程设计中偏于不安全。最后讨论了不同深度及非线性参数的影响。

基于非线性破坏准则的被动土压力极限上限分析

针对刚性挡土墙的墙后被动土压力采用非线性破坏准则,提出利用多切线法引入瞬时变量C t和?t,在塑性极限上限定理的基础上,建立了被动土压力问题的多三角形破坏机构,推导了基本计算公式,并根据序列二次规划法对三角形单元划分方式进行优化,从而得到最小的上限解。通过与已有研究成果进行对比分析,表明计算结果合理,是一种严格的上限解。

用非线性破坏准则对主动土压力上限解的探讨

岩土介质破坏准则具有非线性。运用非线性Mohr-Coulomb破坏准则并运用土体破坏时的速度场和虚功率原理对库仑主动土压力的上限解进行了分析,推导了非线性的库仑主动土压力公式并进行了初步探讨。

采用非线性Mohr-Coulomb破坏准则计算孔隙水影响下的主动土压力

为分析非线性Mohr-Coulomb破坏准则下孔隙水压力对挡土墙主动土压力的影响,采用极限分析上限定理推导挡土墙主动土压力的解析解,采用MATLAB软件求解主动土压力的数值解,并分析了非线性Mohr-Coulomb破坏准则相关参数以及孔隙水、土体容重、挡土墙高度等对主动土压力和墙后破裂角的影响.研究表明,孔隙水等因素对主动土压力有较大影响,随着孔隙水系数、非线性系数、土体重度、地表荷载增大或土体初始黏聚力减小,挡土墙主动土压力显著增大.此外,非线性系数及孔隙水对挡土墙破裂角也会产生较大影响,非线性系数越小或孔隙水系数越大,挡土墙破裂角越大.因此,建议在挡土墙设计中应合理考虑土体非线性特征及孔隙水效应,增加挡土墙排水设计,以免低估主动土压力而导致挡土墙发生破坏.