[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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，本发明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。

背景技术

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；

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；

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，导致错误的分析结果，使得设计的挡土墙工程过于保守或偏于危险；

由此可知，进一步深入研究挡土墙主动土压力求解方法，减少不合理假定对土压力计算结果的影响是非常必要的；

因此，本领域的技术人员致力于开发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，以解决上述现有技术的不足。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种根据极限分析下限定理，基于块分系统的二维挡土墙主动土压力求解方法；该方法根据极限分析下限定理，不引入除刚性块体外的任何假定，基于块分系统，通过优化计算得到挡土墙主动土压力的最优解；

为实现上述目的，本发明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，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；

进一步地，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；

进一步地，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；

进一步地，所述步骤1-1中，所述寻找挡土墙破坏土体的各种边界后，在每条边界上标注出若干个点，并按顺序对这些点进行编号；然后，按顺序编号表示边界的线段；