基于尖点突变理论的非均质土坡失稳判据分析-长江科学院.PDFVIP

　 第３２卷第５期 长　江　科　学　院　院　报 Ｖｏｌ．３２　Ｎｏ．５　　 　　２０１５年 ５月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｍａｙ２０ １５　 　 　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５４８５．２０１５．０５．０２２ ２０１５，３２（０５）：１１５－１２０ 基于尖点突变理论的非均质土坡失稳判据分析 １，２ ２ ３ ２ 史俊涛 ，孔思丽 ，贺　俊 ，黄春晖 （１．天门市建筑业管理处，湖北 天门　４３１７００；２．贵州大学 土木工程学院，贵阳　５５００２５； ３．西南石油大学 土木工程与建筑学院，成都　６１０５００） 摘　要：为避免失稳判据的主观人为性，将非线性突变理论运用于非均质边坡稳定性评价中。结合工程算例建立 非均质土坡数值计算的力学模型，采用强度折减有限元法对土坡进行稳定性分析，通过建立坡体内部水平方向最 大位移与强度折减系数的尖点突变模型，将失稳判据量化为一个确定的突变特征值，比较各级强度下的水平最大 位移突变特征值与０的关系确定土坡稳定安全系数，并将所得结果与塑性区贯通判据、计算不收敛判据及Ｓｐｅｎｃｅｒ 法计算结果进行对比分析。结果表明：以尖点突变模型为失稳判据能确定出土坡稳定形态与强度折减系数的定量 关系，展现土坡失稳过程的突变性，其物理意义明确，计算结果客观，求解出的安全系数精度较高。该失稳判据为 非均质土坡稳定性分析的较优判据。 关键词：非均质边坡；尖点突变理论；稳定性分析；失稳判据；ＤＰ系列准则；强度折减法 中图分类号：Ｕ４１６．１４　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００１－５４８５（２０１５）０５－０１１５－０６ 注重研究系统中考察量为何从连续逐渐变化导致系 ［５］ 统状态的突然变化 ，一些研究者将其引入岩土体 １　研究背景 ［６］ 结构稳定性分析中。付成华等 将突变理论运用 边坡稳定性分析是岩土工程领域一个基本而重 到地下工程洞室围岩稳定分析上，根据系统突变条 要的研究课题，也是边坡进行支护设计的前提条件。 件从不同方面判别洞室围岩发生失稳的可能性；郑 近些年来，随着计算机技术高速发展和数值分析理 ［７］ 东健等 基于突变理论研究了高拱坝的整体稳定 论的不断完善，将强度折减法与有限元法结合应用 性，指出了塑性总应变能失稳判据的优越性；李凯 于边坡稳定分析中逐渐成为新趋势，受到众多研究 等［８］将突变理论应用于均质边坡的稳定性分析中， 者的青睐。此法不仅能够模拟复杂的边界条件和几 验证了此法的可行性。鉴于此，本文结合实际工程 何条件，展现坡体内部各个单元及节点处的应力、应 采用数值分析方法模拟非均质土坡在不同强度条件 变、位移等信息，而且可以通过岩土体强度参数的折 下向临界失稳状态演化的全过程，依据突变理论对 减来定量求出边坡整体稳定安全系数和潜在滑移 坡体水平方向最大位移与强度折减系数的关系曲线 面，克服了传统极限平衡法需事先假定滑移面形状 进行多项式拟合，建立坡体水平方向最大位移与强 和位置的弊端，具有更强的实用性。 度折减系数的尖点突变模型，并以此作为非均质土