【技术实现步骤摘要】
基于极限分析上限定理的圆形基坑稳定性分析方法
本专利技术属于岩土基坑工程稳定性分析
，具体是基于极限分析上限定理的圆形基坑稳定性分析方法。
技术介绍
随着城市化水平的提高，在高层建筑的多层地下室、地下铁道及地下车站、地下停车场、地下商场、地下仓库、地下市政设施和工业及军事设施等各类用途的地下空间的开发利用中，均涉及到各类深大基坑问题。基坑的稳定性问题一直是岩土工程界的研究热点。目前，规范中对于基坑的计算主要是基于条形基坑，关于圆形基坑的稳定性却缺乏相应的计算公式。研究基坑的稳定性问题的目的就是分析基坑的临界破坏重度，基坑的临界破坏重度与多种因素有关，主要影响就是土体的抗剪强度粘聚强度以及基坑的尺寸等等。在基坑稳定性问题研究中，一般均采用极限平衡法，有限单元法或者极限分析方法，其中极限分析方法又分为需要预先假定基坑破坏机制的传统极限分析上限法和无需假定破坏机制的极限分析上限有限元法。极限平衡法由于理论简单、计算便捷，一直常用于基坑稳定性分析。极限平衡法的原理是：先假设一个滑动面再将滑动面上部的岩体划分为规...
【技术保护点】
1.基于极限分析上限定理的圆形基坑稳定性分析方法，其特征在于，具体步骤如下：/nStep1、根据圆形基坑的实际情况，拟定进行稳定性的圆形基坑的基本信息；/nStep2、利用圆形基坑具有的轴对称特性，将三维圆形基坑简化为轴对称平面问题，并采用三角形三节点塑性单元离散圆形基坑；/nStep3、建立求解圆形基坑稳定性的上限有限元法数学优化模型；/nStep4、圆形基坑稳定性的上限有限元法数学优化模型的数值求解；/nStep5、自动识别并加密破坏区域网格，重新建立圆形基坑上限有限元数学优化模型，并重新求解上限有限元计算模型；/nStep6、重复Step3-Step5，直到上限有限元...
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.基于极限分析上限定理的圆形基坑稳定性分析方法，其特征在于，具体步骤如下：
Step1、根据圆形基坑的实际情况，拟定进行稳定性的圆形基坑的基本信息；
Step2、利用圆形基坑具有的轴对称特性，将三维圆形基坑简化为轴对称平面问题，并采用三角形三节点塑性单元离散圆形基坑；
Step3、建立求解圆形基坑稳定性的上限有限元法数学优化模型；
Step4、圆形基坑稳定性的上限有限元法数学优化模型的数值求解；
Step5、自动识别并加密破坏区域网格，重新建立圆形基坑上限有限元数学优化模型，并重新求解上限有限元计算模型；
Step6、重复Step3-Step5，直到上限有限元解的计算精度不再提升。
2.根据权利要求1所述的基于极限分析上限定理的圆形基坑稳定性分析方法，其特征在于，所述步骤Step1中，拟定进行稳定性的圆形基坑的基本信息：圆形基坑的几何参数、完整土体的物理力学参数、圆形基坑外荷载信息。
3.根据权利要求1所述的基于极限分析上限定理的圆形基坑稳定性分析方法，其特征在于，所述步骤Step2中，采用三角形三节点塑性单元来模拟圆形基坑的力学特性，采用三角形单元离散圆形基坑以后，圆形基坑变为由三角形单元组成的几何系统，任意一个三角形单元包含三个节点，每个节点作用有分别沿x方向和y方向的速度分量，速度分量作为决策变量。
4.根据权利要求1所述的基于极限分析上限定理的圆形基坑稳定性分析方法，其特征在于，所述步骤Step3中，根据有限元离散思想，塑性力学上限法理论和数学规划理论，建立求解圆形基坑稳定性的塑性极限分析上限法数学模型，包括如下步骤：
Step3.1、建立圆形基坑上限有限元法的约束条件；
Step3.2、建立上限法的目标函数；
Step3.3、建立圆形基坑上限有限元法的上限有限元法数学模型。
5.根据权利要求4所述的基于极限分析上限定理的圆形基坑稳定性分析方法，其特征在于，所述Step3.1中，当圆形基坑被离散成三角形三节点塑性单元的几何系统以后，根据极限分析上限法理论，为了建立圆形基坑的机动许可速度场，塑性单元内部应满足塑性流动法则约束条件和边界上的单元应满足速度边界约束条件；其中：
(1)三角形三节点单元的塑性流动约束条件
假设圆形基坑中所在土体破坏服从Mohr-Coulomb屈服准则且为理想弹塑性模型。根据关联流动法则，屈服条件以及塑性单元变形协调条件，可以得到轴对称条件下的塑性流动法则条件：
式中εr,εz为rz方向上的塑性应变，εθ为环形应变。u为水平方向速度，v为竖直方向速度，为土体的内摩擦角。为辅助半定规划优化矩阵ε+，ε-中优化分量。i＝(1,…,NE)；NE是圆形基坑中三角形单元的数量；
结合有限元离散条件，u、v可以由三角形三个节点的速度分量来表示，
技术研发人员：赵乙丁，史尧，孙锐，吴发红，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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