基于失稳状态耗能最小原理的边坡失稳与加固设计方法研究及应用

本申请项目拟针对基于极限分析上限理论的岩土非线性边坡稳定性问题开展研究。根据极限分析理论并结合工程实际，在构建的简单破坏模式的基础上，获得一个能够耦合多种复杂外因和内因影响条件下的边坡稳定性能量分析模型。通过对现有常用边坡失稳病害整治措施（如土工加筋、挡土墙结构、锚固结构、抗滑桩结构等）的稳定性能量分析方法的改进与拓展，结合有效可行的非线性规划优化方法，揭示常用加固措施条件下的边坡破坏机理和稳定性特性；并由此获得用于指导工程实际的经济有效的基于能耗最小原理的加固计算和设计方案。

本项目按照原定研究计划开展了研究，主要采用纯理论分析的研究方法对岩土边坡失稳和加固设计问题的几个基础性问题进行研究，完成了预期考核目标，达到了预期研究成果：.（1）收集整理了相关文献资料，制定了详细的研究计划和具体实施方案；.（2）构建了几种满足速度相容性条件的边坡失稳模式，实例比较了不同破坏机构解答的优劣；.（3）建立了非线性规划程序流程和框架，编制了边坡稳定性上限目标函数的非线性规划程序，形成了具有一定计算分析能力的计算工具；.（4）考虑多复杂因素效应，开展了岩土边坡稳定性能耗分析模型建立与优化研究。给出了不同因素对岩土边坡稳定性影响的数学解析表达式；.（5）针对岩土材料抗剪强度的线性、非线性特征，开展了基于能量分析方法的边坡安全系数不同计算策略的讨论与分析。论证了能耗分析方法分析线性、非线性破坏准则条件下不同边坡安全系数计算策略的统一性；.（6）建立了考虑粘聚力和内摩擦角不同影响程度的强度折减模型，给出了可供工程实际应用的基于双强度折减策略的均质边坡稳定性设计计算图表，提出了边坡最小综合安全系数的获求流程；.（7）线性破坏准则下，考虑各种复杂条件（水力条件、超载或外荷载效应，地震效应）影响，给出了可供工程实际应用的边坡稳定性设计计算图表；.（8）非线性破坏准则下，给出了可供工程实际应用的边坡稳定性设计计算图表；.（9）建立了耦合非线性破坏准则与非相关联流动法则的边坡稳定性能量分析模型，编制了非线性规划优化程序，分析了非线性破坏准则与非相关联流动法则耦合作用对边坡稳定性的影响；.（10）复杂内外因条件下，考虑不同整治措施（抗滑桩、锚杆索、加筋土、锚板墙），建立了用于指导工程实际的基于能耗最小原理的加固修复计算和设计方法，提出了边坡加固设计简化计算方法和流程；.（11）基于系统能耗最小原理的极限分析上限定理，开发出了一款简单实用的边坡稳定性分析软件，实现了计算结果与临界滑裂破坏面图形的可视化输出；.（12）在项目执行期内（2011.01.01-2013.12.31）发表学术论文25篇，其中SCI/EI检索论文17篇，CSCD源刊论文8篇（录用待刊2篇）。