基于非线性破坏准则下的岩石地基承载力上限分析

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1、中南大学硕士学位论文基于非线性破坏准则下的岩石地基承载力上限分析姓名：曹鑫申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：张国祥20070501摘要岩石地基承载力的传统分析方法多采用线性的摩尔-库仑破坏准则。也有学者引入了非线性破坏准则，再采用单切线法引入了强度指标，进而对地基承载力进行求解。但单切线法实际上是将非线性破坏曲线线性化，并非真正意义上的引入非线性破坏准则。而本文则采用多切线法，完全依据Hoek-Brown非线性破坏曲线选取强度指标，然后通过条分法和大型的数学规划理论得到了最小的上限解。通过计算分析发现，采用本文所述多切线法所得的计算结果与采用上下限有限元法所得的结果较为相似，但

2、前者过程简洁明快。在与采用单切线法所得结果的比较中发现，采用单切线将过高的估计地基承载力，最大的差别可达到179．3％，在工程应用时可能带来巨大的风险。按照Hoek的建议，采用单切线法时强度指标至少需折减25％。此外，文中还探讨了GSI、m。岩石自重、超载和扰动系数对地基承载力的影响。从计算结果表明，地基承载力随着GSI和胛。的增大而增大，反映了岩石本身的完整性和岩性对地基承载力的影响。随着岩石自重或超载的增加地基承载力也有所增加，特别是当GSI和肼。较小时，二者对地基承载力的影响较为显著，而当GSI和m，较大时影响较小。地基的开挖扰动会对地基承载力产生不利影响，当GSI和巩较小时这种

3、影响较大，而当GSI和m，较大时其影响则较小。关键词岩石地基承载力，Hoek-Brown破坏准则，上限理论，大型数学规划理论ABSTRACTConventionalcalculationsofbearingcapacitywereformulatedintermsofalinearMohr-Coulombfailurecriterion．Someauthorsemployednonlinearfailurecriterionsandobtainedthestrengthparametersbysingletangentialtechniquewhencalculatingbearing

4、capacity．Actually,thetangentialtechnique，whichisjustamethodtolinearizethenon-linearcurve，cannotcompletelysimulatethenon-linearfailureprocess．Inthisarticle，themulti-tangentialtechniqueisintroduced,combiningwiⅡlthemulti-wedgetranslmionfailuremechanismandtheupperboundtheoremofclassicalplasticity,mi

5、nimumupperboundsolutionsareobtained．Astheresultsshow,thereislittledifferencebetweentheresultsinthisarticleandthatpresentedinotherarticlesbyusingfiniteelementsinconjunctionwiththelowerandupperboundtheoremsofclassicalplasticity,buttheformermethodismoreconvenientandefficient．However,lmgedifferencei

6、sobservedwhencompareswiththeresultsbyusingsingletangentialtechnique．Itwouldoverestimatethebearingcapacityby179．3％atmost,thusrunagreatriskonpracticalapplicationswhenusingsingletangentialtechnique．ItWassuggestedbyHockthatthestrengthparametersshouldbefactoredbyatleast25％whenusingsingletangentialtec

7、hnique．TheimpactofGSI、mf、unitweightofrock、surchargeanddisturbancecoefficeemonbearingcapacityisalsodiscussed．Astheresultsshows，bearingcapacityincreaseswiththeincreasingofGSIand聊i，whichindicatesthatthebearingcapacityismainlyde