一种基于极限分析下限定理的挡土墙主动土压力求解方法技术

本发明专利技术提供了一种基于极限分析下限定理的挡土墙主动土压力求解方法，通过构建挡土墙及破坏土体的二维块分模型，结合土体材料特性，建立基于线段的变量体系；再根据极限分析下限定理，基于挡土墙的二维块分系统、线段的变量体系，推导出二维挡土墙主动土压力的优化求解算法表达式；最后通过优化算法表达式，求解二维挡土墙主动土压力；本发明专利技术的求解方法根据极限分析下限定理，不引入刚性块体外任何假定，通过优化方法得到最优解，真实、客观地反应了设计挡土墙的主动土压力。另外，本发明专利技术设计的块分系统可以考虑土体内部边界的作用，能够适应更为复杂的破坏模式。适应更为复杂的破坏模式。适应更为复杂的破坏模式。

【技术实现步骤摘要】
一种基于极限分析下限定理的挡土墙主动土压力求解方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程挡土墙主动土压力领域，尤其涉及一种基于极限分析下限定理的挡土墙主动土压力求解方法，具体地说，本专利技术涉及一种根据极限分析下限定理、基于块分系统的挡土墙主动土压力最小解的求解方法。

技术介绍

[0002]挡土墙主动土压力求解是岩土力学和岩土工程的重要研究课题，具有重大的工程意义和实践价值；
[0003]在岩土工程挡土墙主动土压力极限分析领域，主要通过极限平衡法对挡土墙主动土压力进行计算评价；现有技术当中公开的现阶段极限平衡法如朗肯、库伦土压力理论，因其计算方法简单、原理明确，且具有比较成熟的工程应用经验，得到了广泛的应用；
[0004]但由于墙背光滑且竖直、填土面水平，挡土墙破坏土体滑移模式为平移模式等假定的引入，极大限制了这两大理论在实际工程中的应用；极限平衡法始终是一类近似计算方法，极限平衡法采用的相关假定在多数情况下是合理的，计算结果可以接受，但在一些特殊情况下，这些假定可能会违背固体力学的基本原理，比如屈服准则、平衡条件，导致错误的分析本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于极限分析下限定理的挡土墙主动土压力求解方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据挡土墙尺寸、地质条件，构建二维挡土墙及破坏土体的块分模型；步骤2、基于二维挡土墙及破坏土体的块分模型，结合土体材料特性，建立基于线段的变量体系；步骤3、根据极限分析下限定理，基于二维挡土墙及破坏土体的块分模型和基于线段的变量体系，推导出二维挡土墙主动土压力的优化算法表达式；步骤4、通过优化算法表达式，求解二维挡土墙主动土压力，评价挡土墙主动土压力。2.如权利要求1所述压力求解方法，其特征在于，所述步骤1中，所述根据挡土墙尺寸、地质条件包括根据填土性质、风化程度等特征，构建二维挡土墙及破坏土体的块分模型。3.如权利要求2所述压力求解方法，其特征在于，所述步骤1中，所述构建二维挡土墙及破坏土体的块分模型具体步骤为：步骤1
‑
1、寻找挡土墙破坏土体的几何边界、材料分界等任意边界，然后用点和线段描述这些边界；步骤1
‑
2、根据所有以线段描述的边界及预设边界将挡土墙破坏土体划分成若干个二维块体，建立二维块分模型，每个二维块体按顺序编号，每个二维块体由若干段线段按顺序描述。4.如权利要求1所述压力求解方法，其特征在于，所述步骤2中，包括如下步骤：步骤2
‑
1、根据挡土墙主动土压力，定义主动土压力变量E，表示作用在挡土墙墙面的主动土压力；步骤2
‑
2、描述边界受力特征的变量系统，分别建立每条边界局部坐标系，以边界指向块体内部的垂线方向为N轴，受到的法向力为N
i
；以边界前进方向为T轴，受到的切向力T
i
；i为表示边界的线段编号；步骤2
‑
3、确定边界作用点的比例系数r
i
，比例系数r
i
表示边界作用点位置在边界线段上的比例，边界作用点坐标可以通过式(1)求得；式中，x
ri
、y
ri
为第i条边界上作用点坐标；x
0i
、y
0i
为第i条边界的起点坐标；x
1i
、y
1i
为第i条边界的终点坐标。5.如权利要求1所述压力求解方法，其特征在于，所述步骤3中，包括如下步骤：步骤3
‑
1、根据极限分析下限定理，建立目标函数，求二维挡土墙的主动土压力的最小解，如式(2)；f＝min(E)
ꢀꢀꢀꢀ
(2)步骤3
‑
2、根据极限分析下限定理中条件(a)平衡方程，建立二维块分模型中每一个块体的力和力矩的平衡方程，具体计算公式如式(3)；
式中，Fx
j
、Fy
j
分别为块体j在x、y方向上的合力；M
j
为块体j...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪小刚，林兴超，李金航，王玉杰，赵宇飞，孙平，皮进，孙兴松，张强，孙彦鹏，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：发明
国别省市：