基于三角条块法的临界滑动场在土压力及地基承载力计算中的应用

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土压力、边坡稳定和地基承载力是岩土工程稳定性分析的三大经典问题,它们之间是互相联系、相互贯通的,边坡稳定与地基承载力的求解常涉及土压力的计算。分析边坡稳定与计算地基承载力和土压力的方法通常都是基于相同的计算原理。首先,推广和改进临界滑动场方法,提出基于三角条块法的土体主被动临界滑动场,详细阐述了其计算原理和数值模拟步骤。并根据计算原理和数值模拟步骤编制基于三角条块法的土体主被动临界滑动场计算程序。然后,利用自编程序对填土只受均布荷载作用下的主被动临界滑动场进行计算模拟,得到土体临界滑动面、土压力合力及分布;并于基于滑移线场理论的塑性力学解进行对比,结果表明两者土压力合力几乎一样,危险滑动面也吻合的很好,证明了本文方法的有效性;与同边界条件下填土只受土重作用的库仑解、索科洛夫斯基解进行比较,说明直接采用只受土重作用下的主被动土压力系数计算只受均布荷载作用下的主被动土压力是不合理的。计算模拟填土只受土重作用下的土体主被动临界滑动场,得到主被动土压力系数及分布。本文详细分析了填土与墙体的摩擦角δ、土体内摩擦角φ分别对主被动土压力系数及临界滑动面的影响。对一些特殊情况,简化了临界滑动场方法,并验证了其合理性。最后,将临界滑动场方法推广到地基承载力的计算中,提出了地基承载力上限解及临界滑动机制的数值方法及模拟步骤。并编制计算程序,计算地基承载力系数Nc、Nq的值,结果与理论解相一致,表明了本文数值模拟方法是正确的。计算地基承载力系数Nγ的值,分析了基底宽度对地基承载力系数Nγ的影响,结果表明地基承载力系数Nγ值随着基底宽度的增大而减小,特别是当粘聚力不等于零时的降幅要明显大于粘聚力等于零时的降幅。
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