极限分析理论是研究岩土结构物稳定性或承载力的有效工具之一。传统的极限分析理论建立在线性Mohr-Coulomb破坏准则基础上,没有考虑应变局部化和应变软化的影响。因此,它不能反映岩土结构物渐近失稳过程。本课题根据大量的室内土工试验结果,确定岩土结构物渐近失稳时的应变局部化形成条件、土体软化后的力学特性、以及软化过程中的强度曲线。建立能描述应变局部化后能量渐进耗散过程的新模型,揭示岩土结构物渐近失稳的机理。将新模型应用在岩土工程,通过示范性工程,检验新模型的可靠性与实用性。
岩土结构物失稳破坏问题是交通工程中的基础性问题,传统的研究方法主要包括:极限平衡与特征曲线等解析方法,有限单元、边界元与有限差分等数值方法。1975年,以Chen WF的Limit Analysis and Soil Plasticity专著问世为标志,产生了岩土极限分析法,它根据能量耗散原理研究岩土结构物失稳破坏问题。后来,国际上的一些学者进一步完善与发展了Chen的能量耗散方法。但该方法仍然存在一些问题。本项目在前人研究成果的基础上,进行了理论与实验研究。研究的主要内容包括:(1)广义Hoek-Brown破坏准则下岩石基础失稳时的能量耗散问题,(2)孔隙水压力作用时的岩石边坡失稳时的能量耗散问题,(3)土体非线性和地震力引起的挡土墙失稳时的能量耗散问题,(4)注浆与动力强夯过程中的能量耗散问题,(5)基于能量平衡原则,研究岩石基础失稳时的Hoek-Brown与Mohr-Coulomb等效关系。项目研究成果发表在国际权威期刊、国内核心期刊上,得到国内外专家的认可。