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考虑土体的塑性力学特征,在极限分析上限定理的基础上研究了边坡的三维稳定性问题。利用遗传算法对边坡三维稳定性的求解过程进行了优化,在验证算法可靠性的基础上,进一步考察了土体非线性条件下的加筋边坡三维稳定性,根据结论给出了相应的工程建议。最后,基于空间离散技术提出了一种新的三维边坡离散模型。本文的具体研究内容如下: (1)介绍了边坡三维牛角形破坏机构的机理,阐述了三维条件下边坡临界高度、稳定性系数与边坡强度参数和三维特性参数之间的关系。基于极限分析上限定理,推导了考虑破坏体体积应变的边坡内能耗散率和外力功率计算式,给出边坡临界高度和稳定性系数的显式表达式,并采用遗传算法进行编程计算、分析边坡的三维稳定性。 (2)基于三维牛角形破坏机构研究了非线性破坏准则下加筋边坡在不同加筋模式下的三维稳定性,推导了不同加筋模式下的三维边坡临界高度的显式表达式。采用MATLAB编程计算并分析,讨论非线性参数m、均匀加筋强度k0对边坡稳定性的影响,给出边坡施工设计的相关建议。 (3)利用离散技术提出一种“点到点”的三维边坡离散模型的构建方法。推导了该机构的内能耗散率以及外力功率公式。结合强度折减法和二分法,并基于遗传算法编制了安全系数的计算程序,给出不同边坡几何和土体强度参数下的安全系数,并与传统连续型破坏机构的计算结果进行比较,结果证明了该离散模型的可靠性。