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本文提出一个新的边坡稳定三维极限平衡法,并且将本方法和三维极限分析上限解方法联合使用,因而使三维边坡稳定分析方法形成一个更为严密的体系。
主要研究内容包括以下几个方面:
(1)开发了一个理论体系更为严格、计算简便的边坡稳定三维极限平衡法。本方法是Spencer法在三维条件下的扩展。和见诸文献的各个边坡稳定分析三维极限平衡方法比较,本方法在满足静力平衡条件和减少对自变量假定的数量方面作出了较大的改进。
(2)同时采用极限平衡法和极限分析上限解法进行边坡稳定三维分析,使这两种方法各自的局限性得到弥补。上限解弥补了极限平衡法引入假定较多、空间矢量计算繁复和大型非线性方程组迭代求解困难的局限性;极限平衡法则弥补上限解在自变量较多时难以获得严格意义的极小值,故而高估安全系数的局限性。大量算例和实际应用表明通常这两个解答十分接近,因而可以把安全系数的理论解答限止在一个很小的范围内。
(3)采用遗传算法搜索滑体的二、三维临界滑动模式,为解决边坡稳定分析中的优化问题提供了一个强有力的工具。
(4)将边坡稳定三维极限分析方法推广到地基承载力、拱坝坝肩稳定分析、防渗墙稳定分析、隧洞开挖边坡稳定分析这四个特殊领域,并且结合一些工程实例和现场试验说明了边坡稳定三维极限分析方法在这些领域的适用性和应用前景。
(5)将本文的研究成果实际应用于三峡、小湾、宜兴、洪家渡和恰甫其海等工程中面临的一些重大关键技术问题,为解决实际工程问题提供了重要依据。