被动土压力作用的变分极限平衡法研究

在极限平衡法的框架内,引入Lagrange乘子,将被动土压力问题以变分学观点来描述,转化为含有两个函数自变量的泛函极值问题,进而根据力系几何关系将其转化为带有约束的函数极值问题。极值问题的计算结果表明,挡墙背后土体在被动临界状态时存在着沿某平面滑动和绕对数螺旋柱面转动两种破坏形式。在平面滑动破坏的情况下,土压力的大小完全等同于Coulomb(1776)和Rankine(1857)理论的结果;对于土体转动破坏情况,土压力的大小与Sokolovskii(1956)和Chen(1975)的结果比较吻合。与已有测试数据的对比表明,两类理论计算结果构成的有序实数对可以作为被动土压力大小的一个区间估计,包含了各种墙体变位模式下刚性挡墙上作用的被动土压力。