解析地震效应和孔隙水压力对边坡稳定性影响的上限分析①

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1、第１２卷第６期铁道科学与工程学报Ｖｏｌｕｍｅ１２Ｎｕｍｂｅｒ６２０１５年１２月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｉｌｗａｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｃｅｍｂｅｒ２０１５地震效应和孔隙水压力对边坡稳定性影响的上限分析①１２杜佃春，唐承铁（１．中南大学土木工程学院，湖南长沙４１００７５；２．湖南省娄衡高速公路建设开发有限公司，湖南衡阳４２１０００）摘要：以极限分析上限定理为基础，在考虑孔隙水压力、竖向和水平地震作用影响下对边坡进行稳定性分析，推导出边坡在孔隙水压力和地震力共同作用下的边坡临界高度和边坡稳定性安全系数的表达式，并采用序列二次归化法对

2、所得公式进行优化计算，与其他已有的研究结果对比验证该方法的正确性。对影响边坡稳定性的一些因素进行分析，研究结果表明：随着孔隙水压力、地震效应影响系数的增加，边坡稳定安全系数和潜在滑裂面均变化明显。关键词：边坡；孔隙水压力；地震力；稳定性；上限分析中图分类号：ＴＵ４３３文献标志码：Ａ文章编号：１６７２－７０２９（２０１５）０６－１３４８－０５Ｕｐｐｅｒｂｏｕｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｌｏｐｅｓｕｎｄｅｒｅｆｆｅｃｔｏｆｐｏｒｅ－ｗａｔｅｒａｎｄｅａｒｔｈｑｕａｋｅ１２ＤＵＤｉａｎｃｈｕｎ，ＴＡＮＧＣｈｅｎｇｔｉｅ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉ

3、ｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７５，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｕｎａｎＰｒｏｉｎｃｅｏｆＬＯＵ－ＨＥＮＧＥｘｐｒｅｓｓｗａｙＣｏｎｓｔｒｕｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｏ．Ｌｔｄ，Ｈｅｎｇｙａｎｇ４２１０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｕｐｐｅｒｂｏｕｎｄｔｈｅｏｒｙｏｆｌｉｍｉｔａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｒｅｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐｏｒｅ－ｗａｔｅｒａｎｄｓｅｉｓｍｉｃｆｏｒｃｅｓｏｎｓｏｉｌｓｌｏｐｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓ

4、ｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｓｕｒｆａｃｅｗａｓｒｏｔａｔｉｏｎａｌａｎｄｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓａｒｅｄｅｒｉｖｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｓｌｏｐｅｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｐｏｒｅ－ｗａｔｅｒａｎｄｅａｒｔｈｑｕａｋｅｌｏａｄｉｎｇ．Ｔｈｅｕｐｐｅｒｂｏｕｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆｔｈｏｓｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂｙａｐｐｌｙｉｎｇｉｔｅｒａｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｆｒｏｍｏｔｈｅｒａｎａｌｙｓｉｓ，ｉｔｃａｎｂｅｓｅｅｎｔｈａ

5、ｔｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｈｅｒｅａｒｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒｏｆｓｌｏｐｅｓｄｅｃｒｅａｓｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｐｏｒｅ－ｗａｔｅｒａｎｄｓｅｉｓｍｉｃｆｏｒｃｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｌｏｐｅｓ；ｐｏｒｅ－ｗａｔｅｒ；ｓｅｉｓｍｉｃｅｆｆｅｃｔｓ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｕｐｐｅｒａｎａｌｙｓｉｓ在土力学中，很多问题都是以发生塑性破坏作且具有偶然性和不确定性，因此，对动态稳定性分为控制条件。极限分析理论是从

6、结构的破坏入手，析最常用的方法是拟静力分析法。本文是以极限研究结构破坏时的荷载，在极大的简化计算过程的分析上限理论为基础，同时考虑水压力的作用，对同时，也得到了准确的解答。极限分析理论自２０土质边坡进行动态稳定性拟静力分析。思路是：结［１］世纪７０年代由ＣＨＥＮ提出以来，即得到了广泛合上限定理和强度折减技术，假定破坏面为机动容的应用。采用极限分析上限理论研究边坡稳定性许的速度场，同时考虑孔隙水压力、水平和竖向地的问题时，当边坡土体即受孔隙水压力作用又考虑震作用下的边坡临界高度和边坡稳定性安全系数到偶然动力荷载效应时，需要把孔隙水压力和地震的表达式。并

7、用相应的工程计算软件，采用优化迭荷载效应也考虑进来。由于地震作用本身较复杂，代方法，对该目标函数进行优化计算，将所得结果收稿日期：２０１５－０３－２７①基金项目：湖南省高速公路资助项目（２５４８）通讯作者：杜佃春（１９８９－），男，山东莒县人，博士研究生，从事土木工程研究；Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｕｄｉａｎｃｈｕｎ＠ｃｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ第６期杜佃春，等：地震效应和孔隙水压力对边坡稳定性影响的上限分析１３４９与多个算例的对比后，验证了本文方法是正确的，析时，需作如下假设：１）边坡足够长，当作平面应最后讨论了各参数对边坡稳定性的影响。变问题来分析；２）边坡岩土体

8、为理想刚塑性体，破坏时遵循相关联流动法则，并服从线性Ｍ－Ｃ破坏１基本理论准则；３）只对抗剪强度指标实施强度折