复杂渗流条件下的边坡稳定数值极限分析与离心模型试验研究

本研究针对当前数值极限分析法用于边坡稳定性分析中所存在的一些问题，通过将有限元法离散技术与二阶锥形规划方法相结合，利用极限分析的对偶性原理，借助原-对偶预测-校正内点法，构造和优化求解满足下限定理的静力容许应力场，建立能够确定边坡稳定系数真解的数值极限分析法；并进一步引入非饱和非稳定渗流，探讨水位变化或降雨对边坡稳定性的影响。在此基础上，通过室内离心模型等试验验证数值极限分析法的合理性和有效性。本研究成果将突破传统极限分析理论的应用范围和局限性，为有效控制由于边坡失稳所引起的岩土和地质工程环境灾害提供理论依据。

本研究针对当前数值极限分析法用于边坡稳定性分析中所存在的一些问题，通过将有限元法离散技术与二阶锥形规划方法相结合，利用极限分析的对偶性原理，借助原-对偶预测-校正内点法，构造和优化求解满足下限定理的静力容许应力场，建立能够确定边坡稳定系数真解的数值极限分析法；并进一步引入非饱和非稳定渗流，探讨降雨或水位变化对边坡稳定性的影响。为适应工程应用计算的需要，借鉴结构拓扑优化理论，采用物理类比的方式，利用点阵离散形式，开发完成数值极限分析程序。在此基础上，通过室内模型试验验证数值极限分析法的合理性和有效性。为提高试验的精度，借助数字图像技术捕捉边坡失稳破坏模式，为数值计算比对提供有效依据。基于最小二次差分、混合递归超分辨率算法确定不同图像上的相关标记点的数字图像互相关分析原理也进行了探讨和研究。本研究成果突破传统极限分析理论的应用范围和局限性，为有效控制由于边坡失稳所引起的岩土和地质工程环境灾害提供理论依据。