土体结构极限承载力的有限元分析-岩石力学与工程学报.pdf

第 26 卷 增 1 岩石力学与工程学报 Vol.26 Supp.1 2007 年 7 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering July ，2007 土体结构极限承载力的有限元分析 1，2 3 赵 杰 ，邵龙潭 (1. 大连理工大学 土木水利学院，辽宁 大连 116024 ；2. 大连大学 土木工程技术研究与开发中心，辽宁 大连 116622； 3. 大连理工大学 工程力学系，辽宁 大连 116024) 摘要：在平面应变条件下，采用增量加载有限元方法求解土体结构的极限承载力，以弹塑性有限元计算不收敛作 为达到极限破坏状态的判别标准；在得到土体应力场的基础上，用有限元边坡稳定分析中的滑面应力分析法验算 土体结构在达到极限破坏状态时安全系数是否趋近于 1.0，同时搜索相应的临界滑动面，与增量加载直到土体结构 破坏获得的滑动面比较，并分析二者与经典 Prandtl 解破坏机构的差异。计算结果表明：屈服准则的选取对计算结 果的影响很大，对于无自重的边坡和地基，在非关联流动法则下采用 Mohr-Coulomb 匹配圆准则或者在关联流动 法则下采用 Mohr-Coulomb 内切圆屈服准则时，所得到的结果与经典Prandtl 解相近；但是在非关联流动法则下采 用 Mohr-Coulomb 匹配圆准则得到的滑动面与经典 Prandtl 解破坏机构不一致，极限状态下的安全系数也不为 1.0； 在关联流动法则下采用 Mohr-Coulomb 内切圆屈服准则时，其极限状态下的滑动面与有限元稳定分析方法搜索得 到的滑动面相近，与经典 Prandtl 解破坏机构一致，同时在该极限荷载下土体结构沿临界滑动面的安全系数 Fs 趋近 于 1.0。对于有自重的边坡，同样在关联流动法则下采用Mohr-Coulomb 内切圆屈服准则时，其极限状态下的滑动 面与有限元稳定分析方法搜索得到的滑动面一致，在该极限荷载下土体结构沿临界滑动面的安全系数 Fs 趋近于 1.0，说明此屈服准则下求得的极限承载力是土体结构严格意义上的真正的承载力。 关键词：土力学；极限承载力；有限元；增量加载；安全系数；屈服准则；滑动面 中图分类号：TU 43 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2007)增 1 –3183 –07 FINITE ELEMENT ANALYSIS OF ULTIMATE BEARING CAPACITY OF SOIL MASS STRUCTURE 1，2 3 ZHAO Jie ，SHAO Longtan (1. School of Civil and Hydraulic Engineering ，Dalian University of Technology ，Dalian ，Liaoning 116024，China；2. The Research and Development Center of the Civil Engineering Technology ，Dalian University ，Liaoning ，Dalian 116622，China； 3. Department of Engineering Mechanics ，Dalian Un