非线性破坏准则下基坑抗隆起稳定性上限分析

摘要

随着地下空间的开发利用，基坑开挖深度越来越大，对于基坑支护设计，基坑抗隆起稳定性能否得到有效合理的评估也显得尤为重要。基于此，本文采用强度折减法和极限分析上限理论，通过对Prandtl破坏模式的优化，获得新型破坏模式及相应的安全系数。主要研究工作如下:
　　 (1)采用Prandtl破坏模式对基坑抗隆起稳定性问题进行分析，以角度为优化参数，利用二次规划优化方法获得了基坑隆起失稳的改进Prandtl破坏模式。基于改进前后的Prandtl破坏模式，对基坑隆起失稳的安全系数进行计算，二者结果表明:改进的Prandtl破坏模式更接近真实情况。运用非线性回归分析方法分析了表征参数对角度优化值的影响规律，并给出了常见范围内的表征参数的计算结果，可为工程实践提供参考。
　　 (2)对改进Prandtl破坏模式进行进一步优化，获得有限三角刚体破坏模式。计算结果表明:有限三角刚体破坏模式的结果更接近真解。参数分析表明:安全系数随着基坑宽度的增加先减小后又逐渐增大的趋势，安全系数最小时的基坑宽度即为安全系数的有效计算宽度值。
　　 (3)基于有限三角刚体破坏模式和非线性Mohr-Coulomb破坏准则，进行抗隆起稳定性分析。结果表明:非线性破坏准则下的安全系数更符合工程实际，且比线性准则下的安全系数小;非线性破坏准则下，安全系数随着基坑宽度的变化规律与线性破坏准则下的变化规律类似;非线性参数对安全系数的影响显著，工程应用中应予以重视。
　　 (4)刚性挡土结构入土深度对安全系数的影响规律分析表明:基于非线性准则和有限三角刚体破坏模式下的计算结果比现有规范中的计算结果更接近真解。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的背景与意义

1．2 基坑的概念及基坑抗隆起稳定性研究近况

1．2．1 基坑工程的简介

1．2．2 基坑抗隆起稳定性问题研究概况

1．3 岩土工程稳定性问题应用理论概述

1．4 基坑变形及极限分析上限法的研究现状

1．4．1 关于基坑变形的研究现状

1．4．2 极限分析上限法的发展和研究现状

1．4．3 岩土摩擦材料的非相关流动特性

1．4．4 岩土摩擦材料非线性破坏特性

1．5 本文的研究思路与内容

第二章 优化方法程序实现简介和数据处理方法

2．1 MATLAB优化程序简介

2．2 线性回归分析简介

2．2．1 回归分析概念

2．2．2 回归模型中的参数估计

2．2．3 线性相关系数检验

2．2．4 非线性回归线性化

2．3 本章小结

第三章 Prandtl破坏机构的优化及对比分析

3．1 Prandtl破坏机构上限分析在基坑隆起破坏的应用

3．1．1 Prandtl破坏机构描述

3．1．2 Prandtl上限破坏机构能耗计算过程

3．2 Prandtl破坏机构的优化

3．2．1 优化猜想

3．2．2 Prandtl破坏机构优化说明

3．3 优化效果分析(算例结果的比较)

3．4 变表征参数对优化参数的影响

3．5 表征参数与优化参数的线性回归分析

3．6 本章小结

第四章 有限三角刚体破坏机构及应用分析

4．1 有限三角刚体破坏机构优化猜想

4．2 基于上限分析方法有限三角刚体优化破坏机构阐述

4．2．1 有限三角刚体破坏机构描述

4．2．2 有限三角刚体破坏机构的推导过程

4．3 程序实现的相关问题说明

4．4 优化效果分析

4．5 基坑宽度对安全系数求解的影响

4．5．1 研究意义

4．5．2 算例计算结果分析

4．6 本章小结

第五章 基于非线性准则的有限三角刚体破坏机构研究

5．1 引言

5．2 引入“切线”的指数型非线性破坏准则阐述

5．3 考虑指数型破坏准则的有限三角刚体破坏机构

5．4 算例结果分析

5．5 本章小结

第六章 基于上限分析法的挡土结构入土深度研究

6．1 概述

6．1．1 相关假设和说明

6．1．2 工程算例

6．2 考虑挡土结构的破坏模式的选择

6．3 桩墙入土深度的基底抗隆起验算的方法比较

6．3．1 规范中的计算方法说明

6．3．2 不同计算方法下的结果比较

6．4 考虑挡土结构时基坑有效计算宽度分析

6．5 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 主要研究结果

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要科研工作和项目经历