基于非线性Mohr-Coulomb准则的边坡稳定性上限变分解析

周璐; 陶志鹏; 谢玉堂; 罗伟; 胡世红; 赵炼恒

doi:10.16749/j.cnki.jecjtu.2026.01.002

华东交通大学学报 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (01) : 20 -29. DOI: 10.16749/j.cnki.jecjtu.2026.01.002

基于非线性Mohr-Coulomb准则的边坡稳定性上限变分解析

周璐, 陶志鹏, 谢玉堂, 罗伟, 胡世红, 赵炼恒

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摘要

为了在边坡稳定性分析中考虑岩土体材料的强度非线性特征，提出了一种基于坡趾以下滑动机制的边坡稳定性严格上限变分解析方法。基于上限定理，构建均质边坡旋转破坏机制，根据变分原理的欧拉方程和变分横截条件、边界条件等获得了极限状态下滑动面及其应力，通过能耗平衡建立边坡高度的隐式方程，并采用粒子群优化算法得到了边坡的临界高度，在此基础上引入强度折减技术，获得边坡的安全系数。对比发现所提出方法得到的边坡潜在滑动面及其上主应力分布与OPTUM G2和FLAC 3D计算结果均吻合良好，且安全系数误差较小。结果表明文章的变分解析方法能有效评估发生坡趾以下滑动的均质边坡稳定性。