边坡稳定分析刚体有限元上限法的锥规划模型

摘要：

极限分析方法是土边坡稳定性分析的重要方法之一.刚体有限元上限法是其中的一类,此类方法仍旧存在一些关键问题需要完善.由于单元的刚性假设,系统的塑性变形内能耗散仅发生在单元间的界面上,故此类方法的性能主要取决于界面的布局,即采用非结构化三角形单元计算往往精度较差.为此,提出了基于滑动面摄动的刚体有限元上限法及临界滑动面的搜索方法.首先,在考虑刚体转动的基础上构造刚体有限元上限法的二阶锥规划模型,用于确定在给定试滑动面条件下的运动许可速度场.其次,将试滑动面的控制参数视为决策变量,建立搜索临界滑动面的非线性非凸优化问题模型,并采用非线性单纯形方法和粒子群方法求解此优化问题找出临界滑动面.通过经典边坡稳定问题的分析求解,验证了所提出的新方法,进一步证实了网格类型(即界面的布局)是影响刚体有限元上限法计算精度的主要因素.经过计算结果的对比发现,在刚体有限元上限法中考虑刚体转动是非常必要的,不仅可以提高刚体有限元上限法的计算精度,还可以克服此方法对界面布局的依赖性.

关键词：边坡稳定、刚体有限元上限法、二阶锥规划、临界滑动面

所属期刊栏目：40

分类号：TU433(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金51209237,51779279;广州市科技计划项目201707010082;中央高校基本科研业务费181gp16

在线出版日期：2019-11-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：4084-4091,4100