[发明专利]一种路堑砌体挡墙的稳定性力学分析方法

权利要求书

1.一种路堑砌体挡墙的稳定性力学分析方法，其特征在于，所述方法包括：

构建路堑挡墙几何模型，所述路堑挡墙几何模型至少包括挡墙尺寸、边坡尺寸和地质条件；

确定挡墙稳定性问题区域，对挡墙稳定性问题区域进行点阵离散，所述挡墙稳定性问题区域中包括地层区域、砌体区域、边界区域以及常规区域；

结合点阵离散后的路堑挡墙几何模型，建立基于离散点和点间连线的速度场变量体系；

推导出挡土墙稳定性极限分析上限解的优化方程表达式；

求解挡墙的安全系数，获得临界破坏模式或速度场，并评价挡墙的稳定性；

所述结合点阵离散后的路堑挡墙几何模型，建立基于离散点和点间连线的速度场变量体系的步骤，具体包括：

为常规区域内的离散点赋予速度场变量（s_i，n_i）；

为地层区域、砌体区域以及边界区域内的离散点赋予速度场变量（s_i，n_i，ω_i），其中i为点间连线，s_i为点间连线i的相对剪切变量，n_i为点间连线i的法向速度变量，ω_i为点间连线i的相对转动变量；

所述推导出挡土墙稳定性极限分析上限解的优化方程表达式的步骤，具体包括：

采用强度折减法计算安全系数FOS，并构建以安全系数FOS为目标函数的数学规划方程，即：

（1）

（2）

其中，n为挡墙稳定性问题区域内的节点数量，m为挡墙稳定性问题区域内的潜在连线的数量，f_L [N]、f_D [N]分别为2m活载、恒载的切向和法向分量矩阵；λ为极限荷载系数，为常数1；g [N]为2m非连续面的长度l [m]和黏聚力c′ [kPa]的乘积；B [-]为2n×2m相容矩阵；N[-]为2m×2m塑性流动矩阵，在方程式（1）和（2）中，d和p为线性规划问题的未知量，且d[m]是2m非连续面速度矢量，p[-]是2m塑性算子矩阵，[ ]内为物理单位；

若涉及结构与岩土体接触界面i，B和d为：

（3）

（4）

（5）

（6）

θ为点间连线i与水平向逆时针夹角，l为点间连线的长度，φ为接触界面的摩擦角。

2.根据权利要求1所述的路堑砌体挡墙的稳定性力学分析方法，其特征在于，所述构建路堑挡墙几何模型的步骤，还包括确定边界，所述边界包括挡墙与边坡之间的几何边界、材料分界、结构面分界和地下水位线。

3.根据权利要求1所述的路堑砌体挡墙的稳定性力学分析方法，其特征在于，所述点阵为均匀分布或非均匀分布。

4.根据权利要求1所述的路堑砌体挡墙的稳定性力学分析方法，其特征在于，所述地层区域、砌体区域和边界区域中的离散点密度高于常规区域的离散点密度。