边坡稳定分析的非连续面拓扑优化技术

摘要

土工结构稳定性的极限分析方法研究一直是热点问题。提出的非连续面拓扑优化技术（DTO）的主要特征之处在于稳定性问题的极限分析根据节点及其连线而不是单元或实体来进行构造。替代的近似过程主要采用适量的栅格节点来离散问题几何域,临界破坏机构则由节点间的连线集构造而成。基于Mohr–Coulomb屈服准则构造目标函数,并通过优化来确定极限荷载系数。结合离散构造特征,引入孔隙水压力和安全系数,DTO可拓展处理涉及地下水的边坡稳定问题。DTO是建立临界破坏模式和确定相应安全系数的有效工具,而无需考虑滑移面的入口/出口限界或点的约束与假设。本研究以复杂条件下的边坡稳定性为例,深入分析DTO和其他各种方法所得结果的一致性和差异性。相关比较表明,对于材料特性要求高、几何边界和荷载作用条件复杂的边坡稳定分析而言,DTO技术是一种可靠的替代分析手段。