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基于非线性破坏准则的地下连续墙槽壁稳定性能耗分析方法研究

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铁道科学与工程学报 2022年第2期19卷 491-499页

作者：黄阜王子钦罗跃龙周惠聪长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114

针对地下连续墙成槽施工过程中槽壁坍塌失稳的发生机理和破坏模式尚不明确这一工程问题,利用空间离散技术和极限分析上限定理,构建地下连续墙槽壁土体坍塌失稳的二维离散型破坏机制。通过将Mohr-Coulomb非线性破坏准则引入能耗计算,推... 详细信息

针对地下连续墙成槽施工过程中槽壁坍塌失稳的发生机理和破坏模式尚不明确这一工程问题,利用空间离散技术和极限分析上限定理,构建地下连续墙槽壁土体坍塌失稳的二维离散型破坏机制。通过将Mohr-Coulomb非线性破坏准则引入能耗计算,推导极限状态下地下连续墙槽壁安全系数的上限目标函数,并利用优化计算得到地连墙槽壁安全系数上限解。为了验证理论计算的正确性,采用数值模拟技术结合强度折减法计算地连墙槽壁安全系数数值解,并与上限解进行对比。对比结果表明,上限解和数值解基本一致,说明本文计算得到的安全系数上限解是有效的。在此基础上,对不同参数作用下的槽壁安全系数进行分析。研究结果表明:地连墙槽壁安全系数随土体非线性系数、重度、轴向拉应力的增大而减小,随土体初始黏聚力、泥浆高度、泥浆重度的增大而增大;极限状态下槽壁坍塌范围随着非线性系数的增大而增大,随初始黏聚力的增大而缩减。土体非线性破坏特征对地连墙槽壁的稳定性有重要影响,在地连墙的设计和施工过程中有必要考虑土体的非线性破坏特征。

关键词：地下连续墙空间离散技术非线性破坏准则上限分析安全系数

非线性破坏准则下边坡稳定性极限分析斜条分法

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岩土力学 2015年第7期36卷 2063-2072页

作者：唐高朋李亮赵炼恒陈静瑜中南大学土木工程学院湖南长沙410075 华东交通大学轨道交通学院江西南昌330000

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... 详细信息

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

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非线性破坏准则下的边坡稳定塑性极限分析

岩土力学 2007年第9期28卷 1909-1913页

作者：胡卫东张国祥湖南理工学院土木建筑工程系湖南岳阳414000 中南大学土木建筑工程学院长沙410075

利用塑性分析上限定理,考虑岩土介质本身的非线性破坏准则,对各种不同破裂面边坡稳定性分析进行研究。针对破坏边坡破裂面不同,采用外切直线法来分析其上限解,推导出非线性破坏准则下的边坡稳定性系数计算公式,并对较复杂的对数螺旋线... 详细信息

利用塑性分析上限定理,考虑岩土介质本身的非线性破坏准则,对各种不同破裂面边坡稳定性分析进行研究。针对破坏边坡破裂面不同,采用外切直线法来分析其上限解,推导出非线性破坏准则下的边坡稳定性系数计算公式,并对较复杂的对数螺旋线破裂面边坡提出初始切线法,较好地求出塑性极限分析上限解。将在非线性破坏准则下按对数螺旋线破裂面推导出的塑性极限分析上限解运用于实际边坡工程,其结果与精确塑性分析结果非常接近,为非线性破坏准则下的边坡稳定塑性极限分析提供了一条新的思路与方法。

关键词：边坡稳定性非线性破坏准则上限定理稳定系数

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非线性破坏准则对主动土压力的影响

岩土力学 2007年第12期28卷 2629-2633页

作者：张国祥曹鑫中南大学土木建筑学院湖南长沙410075

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... 详细信息

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。

关键词：非线性破坏准则刚性挡土墙滑动面主动土压力迭代法

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非线性破坏准则与岩土材料地基承载力研究

岩土力学 2005年第8期26卷 1177-1183页

作者：杨小礼郭乃正李亮中南大学土木建筑学院长沙410075

根据线性Mohr-Coulomb破坏准则,前人运用极限平衡法、滑移线理论或极限分析等方法求解地基承载力问题,但实际上岩土在剪切破坏过程中破坏准则具有非线性。因此,为了研究非线性破坏准则对地基承载力的影响,基于上限定理,通过“切线法”... 详细信息

根据线性Mohr-Coulomb破坏准则,前人运用极限平衡法、滑移线理论或极限分析等方法求解地基承载力问题,但实际上岩土在剪切破坏过程中破坏准则具有非线性。因此,为了研究非线性破坏准则对地基承载力的影响,基于上限定理,通过“切线法”引进变量,根据能量耗散情况,将承载力问题转变为非线性规划问题,运用“序列二次规划算法”求出地基承载力的最优解。数值计算结果表明,当非线性破坏准则转变为线性破坏准则时,非线性参数对地基承载力有重要影响。

关键词：地基承载力上限定理非线性破坏准则

非线性破坏准则下浅埋隧道掌子面三维被动稳定性能耗分析改进方法

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岩石力学与工程学报 2016年第4期35卷 743-752页

作者：李得建赵炼恒杨峰程肖中南大学土木工程学院湖南长沙410075

通过引入圆锥椭圆截交线计算公式,改进浅埋隧道掌子面三维被动破坏多椭圆锥体几何参数的计算方法。基于非线性破坏准则和极限分析上限法,推导浅埋隧道掌子面三维被动支护力的上限表达式,并进一步采用非线性规划程序优化计算获得了极限... 详细信息

通过引入圆锥椭圆截交线计算公式,改进浅埋隧道掌子面三维被动破坏多椭圆锥体几何参数的计算方法。基于非线性破坏准则和极限分析上限法,推导浅埋隧道掌子面三维被动支护力的上限表达式,并进一步采用非线性规划程序优化计算获得了极限支护力最优上限解。通过对比分析,验证本文方法的可靠性;同时分析非线性抗剪强度参数对被动破坏极限支护力和破坏模式的影响,并绘制相应的破坏模式图。研究表明:被动破坏极限支护力与地面超载σ_s及地层容重γ大致呈线性变化,而与非线性参数m、量纲一化的参数c_0/σ_t及超负荷比C/D呈非线性变化;非线性参数m、量纲一化的参数c_0/σ_t和超负荷比C/D对破坏模式影响显著,而地面超载σ_s对破坏模式影响则较小。研究成果为隧道掌子面稳定性分析提供一种新思路,进一步完善了隧道掌子面稳定性评价体系。

关键词：隧道工程隧道掌子面被动破坏非线性破坏准则极限分析上限法圆锥椭圆截交线

非线性破坏准则下水平浅埋条形锚板抗拔承载力的极限分析

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工程力学 2014年第2期31卷 131-138页

作者：王洪涛李术才王琦苗素军江贝山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 兖矿集团有限公司博士后科研工作站山东邹城273500

基于非线性Mohr-Coulomb强度准则,根据相关联的流动法则,构造出条形锚板上方土体破坏的机动许可场,利用极限分析上限法,结合变分原理,推导出了水平浅埋条形锚板极限抗拔力的表达式与极限状态下对应的土体破裂机制,讨论了不同锚板设计参... 详细信息

基于非线性Mohr-Coulomb强度准则,根据相关联的流动法则,构造出条形锚板上方土体破坏的机动许可场,利用极限分析上限法,结合变分原理,推导出了水平浅埋条形锚板极限抗拔力的表达式与极限状态下对应的土体破裂机制,讨论了不同锚板设计参数与土体强度参数,对锚板极限抗拔力与土体破裂机制的影响,并将该文计算结果与不同计算方法对应计算结果进行了对比。计算表明:随着锚板埋置深度、土体初始粘聚力与重度的增加,锚板的极限抗拔力不断增大;该文提出的土体破裂机制,与现有文献中的试验结果一致,破裂曲面的形状主要取决于非线性系数m的大小,而且非线性系数m对锚板极限抗拔力也有着显著的影响,随着非线性系数m增加,锚板抗拔力非线性不断降低,土体破裂范围不断减小,破裂曲面的曲率则不断增加,当m=1.0时,破裂曲面退化为一平直面。该文上限解计算结果与现有文献计算成果以及数值计算结果非常接近,从而证明了该计算方法的有效性,为条形锚板的设计提供一定参考。

关键词：非线性破坏准则塑性锚板极限抗拔力极限分析

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非线性破坏准则对竖直边坡稳定性分析的影响

岩石力学与工程学报 2004年第4期23卷 592-596页

作者：杨小礼李亮刘宝琛中南大学土木建筑工程学院长沙410075

在上限分析理论基础上,研究非线性Mohr-Coulomb破坏准则下的竖直边坡稳定性问题。首先,通过“切线法”引进变量;其次,根据上限定理对边坡稳定性问题建立含有变量的速度场,将稳定性问题变为含有多变量的非线性规划问题;最后,根据“序列... 详细信息

在上限分析理论基础上,研究非线性Mohr-Coulomb破坏准则下的竖直边坡稳定性问题。首先,通过“切线法”引进变量;其次,根据上限定理对边坡稳定性问题建立含有变量的速度场,将稳定性问题变为含有多变量的非线性规划问题;最后,根据“序列二次规划算法”求出上限非线性规划问题的最优解。通过上限解和前人的研究成果的比较表明,该方法是有效和正确的。

关键词：岩土力学边坡稳定性上限定理序列二次规划非线性破坏准则

非线性破坏准则下浅埋隧道围岩压力的极限分析

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中南大学学报（自然科学版） 2010年第1期41卷 299-302页

作者：杨小礼王作伟中南大学土木建筑学院湖南长沙410075

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... 详细信息

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。

关键词：非线性破坏准则浅埋隧道围岩压力上限定理