1.一种评估临近边坡条形基础抗震极限承载力的失效机理,其特征是,它包括以下内容:
1)地震滑移线场理论
地震作用下土体应力微分方程如下所示:其中σx,σy表示x和y方向的法向应力,τxy和τyx表示x和y方向的切向应力,fx=γ·kH,fy=γ·(1‑kV),γ表示容重,kH和kV代表x和y方向地震系数;
利用莫尔‑库仑准则导出特征应力σ计算公式式中:c为内聚力,为内摩擦角,σ1为最大主应力,σ3为最小主应力;
应力表达式如下:
其中θ是σ1和x轴之间的夹角;
将式(3a)和式(4)代入式(1a),将式(3b)和式(4)代入式(1b),根据特征线法可得α族和β族特征线微分方程组:
其中 为两组滑移线的交角;
有限差分法近似求解式(5)和式(6)如下:式中Mα(xα,yα,θα,σα)为α族上的点,Mβ(xβ,yβ,θβ,σβ)为β族上的点,(x,y)为坐标值,和由公式(7)和(8)联立计算滑移线上的待求点M(x,y,θ,σ),公式为:地震作用下极限状态边坡坡面曲线,简称地震极限坡面曲线的微分方程为:与β族滑移线方程联立求解地震极限坡面曲线坐标点Mij(xij,yij,θij,σij):式中Mb(xb,yb,θb,σb)为地震极限坡面曲线上已知点,M′β(x′β,y′β,θ′β,σ′β)为第β族滑移线上已知点;
2)地震滑移线场边界条件
(1)主动区O1AB柯西边界条件主动区第α、β族已知计算点Mα和Mβ的(x,y)为坡顶O1A坐标值,其中横坐标x=Δx·i,Δx为计算步长,i为自然数,i=0~N1,N1为步长数,纵坐标y为坡高,主动区边界最大主应力与x轴交角θI为:式中 σ0=P0·(1‑kV)是地震法向应力,τ0=P0·kH是地震剪应力,P0为坡顶基础荷载;
主动区边界特征应力σI为:
式中
(2)过渡区O1BC退化黎曼边界条件过渡区已知边界点O1的(x,y)为坡肩坐标值,过渡区特征应力为:式中 k为自然数,k=0~N2,N2为过渡区点剖分数,Δθ=θIII‑θI,θIII为被动区最大主应力与x轴交角;
(3)被动区O1CD混合边界条件被动区特征应力值为 代入方程式(19)给出被动区最大主应力与x轴交角θIII为:
3)失效机理
坡顶基础荷载变量Pi为:
Pi=P0+j·ΔP (21)ΔP为P0的增量,j为自然数;
为计算临近边坡抗震极限承载力Psu,将Pi代入到地震滑移线场理论及边界条件公式中,计算地震极限坡面曲线:当地震极限坡面曲线与边坡表面只有一个交点,即坡顶时,临近边坡地基处于稳定状态,则Pi<Psu,此时公式(21)中ΔP=0.1kPa;当地震极限坡面曲线与边坡表面出现第二个交点时,临近边坡地基处于失稳状态,则Pi>Psu,此时公式(21)中ΔP=‑0.1kPa;当地震极限坡面曲线与边坡表面相切时,临近边坡地基处于极限状态,此时Pi=Psu。