r - The Hong Kong Polytechnic University

The 5th Cross-strait Conference on Structural and Geotechnical Engineering (SGE-5)
Hong Kong, China, 13-15 July 2011
关 于 极 限 分 析 方 法 与 数 值 极 限 分 析 方 法
郑 颖 人
1,2 , 唐 晓 松
1,2 1,2
, 赵 尚 毅
1. 后 勤 工 程 学 院 军 事 建 筑 工 程 系 , 重 庆 400041;
2. 重 庆 市 地 质 灾 害 防 治 工 程 技 术 研 究 中 心 , 重 庆 400041;
摘 要 : 传 统 极 限 分 析 方 法 已 有 百 年 以 上 的 历 史 , 尤 其 在 岩 土 工 程 中 广 为 应 用 , 并 作 为 设 计 的 依
据 , 但 传 统 极 限 分 析 法 的 适 用 范 围 有 限 , 诸 多 工 程 问 题 无 法 求 解 , 影 响 了 它 的 发 展 。 近 年 来 , 数 值
分 析 方 法 与 极 限 分 析 相 结 合 , 形 成 了 数 值 极 限 分 析 方 法 , 极 限 分 析 方 法 的 适 用 范 围 大 幅 扩 大 。 然 而
人 们 对 传 统 极 限 分 析 法 与 数 值 极 限 法 的 内 涵 、 特 点 、 优 缺 点 和 今 后 需 要 研 究 的 问 题 尚 缺 乏 深 入 的 了
解 。 本 文 对 两 者 的 内 涵 做 了 深 入 的 分 析 , 论 证 了 极 限 分 析 方 法 的 可 靠 性 , 比 较 了 两 种 方 法 的 不 同 点
与 优 缺 点 , 也 指 出 了 数 值 极 限 分 析 法 存 在 的 问 题 , 以 及 当 前 急 需 解 决 的 难 点 。 并 望 数 值 极 限 分 析 法
在 岩 土 工 程 的 各 个 领 域 发 扬 光 大 , 成 为 各 类 岩 土 工 程 设 计 计 算 的 有 力 工 具 。
关 键 词 : 极 限 分 析 数 值 极 限 分 析 极 限 状 态 极 限 荷 载 稳 定 安 全 系 数 滑 移 线 场
THE THEORY OF LIMIT ANALYSIS AND THE METHOD OF NUMERICAL LIMIT
ANALYSIS
Zheng Yingren 1,2 ,Tang Xiaosong 1,2 ,Zhao Shangyi
(1. Department of Civil Engineering, Logistical Engineering University, Chongqing 400041, China;2.
Chongqing Engineering and Technology Research Center of Geological Hazard Prevention and Treatment,
Chongqing 400041, China)
Abstract: The traditional limit analysis has been existed for over one hundred years, which is widely used in
geotechnical engineering and taken as the design criterion. But due to its confined scope of application, this
traditional method cannot solve some engineering problems so that its development is influenced. In recent
years, the combination of numerical analysis method and limit analysis leads to numerical limit analysis, as a
result, the scope of application has been enlarged greatly. However, researchers lack full understanding about
the connotations, characteristics, advantages and disadvantages of traditional limit analysis and numerical
analysis, as well as the problems which need to be solved in the future. This paper deeply analyzes the
connotations of the these two methods, demonstrates the reliability of limit analysis, compares the differences,
advantages and disadvantages of the two and points out the problems existing in the numerical limit analysis and
some urgent difficulties at present. The writers hope that numerical limit analysis could be widely adopted in
geotechnical engineering and become an effective instrument in the design and calculation of various
geotechnical engineering.
Keywords: limit analysis, numerical limit analysis, limit state, ultimate load, stability safety factor, slip line
field
一 、 前 言
经 典 的 岩 土 稳 定 性 问 题 包 括 边 坡 稳 定 、 地 基 承 载 力 、 土 压 力 等 , 其 理 论 基 础 是 极 限 分 析 理 论 ,
土 体 的 极 限 分 析 起 始 于 1773 年 的 库 仑 定 律 ,20 世 纪 20 年 代 Fellenius 等 人 建 立 了 极 限 平 衡 法 ,40
年 代 , 又 相 继 出 现 了 Sokolovskii 等 人 的 滑 移 线 场 法 ( 特 征 线 法 ),50 年 代 又 提 出 了 极 限 分 析 的 上 、
下 限 法 。 经 过 100 年 的 发 展 已 逐 趋 成 熟 。 从 工 程 实 践 上 看 , 极 限 分 析 法 具 有 很 好 的 效 果 , 解 决 了 岩
土 工 程 的 一 些 设 计 问 题 , 尤 其 是 强 度 与 稳 定 问 题 。 但 对 复 杂 的 层 状 、 非 均 质 岩 土 材 料 , 各 类 工 程 的
复 杂 情 况 , 这 一 方 法 往 往 无 能 为 力 。 随 着 岩 土 力 学 数 值 方 法 的 发 展 , 逐 渐 兴 起 了 数 值 极 限 分 析 方 法 ,
它 既 有 很 广 的 适 用 性 , 又 有 很 好 的 实 用 性 。 但 工 程 人 员 对 极 限 分 析 法 的 基 本 理 论 、 方 法 的 内 在 联 系
还 不 清 楚 , 本 文 对 其 实 质 与 方 法 之 间 的 联 系 作 了 简 要 的 叙 述 。 同 时 , 阐 述 了 数 值 极 限 分 析 法 的 含 义
及 其 与 传 统 极 限 分 析 法 的 不 同 点 、 数 值 极 限 分 析 法 的 优 越 性 、 以 及 日 后 需 要 研 究 的 问 题 , 使 读 者 对
这 两 种 极 限 分 析 方 法 有 较 好 的 理 解 。
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二 、 关 于 极 限 分 析 理 论 的 含 义
基 金 项 目 : 科 技 部 973 项 目 “ 重 大 工 程 灾 变 滑 坡 演 化 与 控 制 的 基 础 研 究 (2011CB710603)”; 重 庆 市 自 然 科 学 基 金 项 目 “ 地 震 作 用 下 边
坡 稳 定 性 新 方 法 及 支 护 结 构 的 抗 震 性 能 研 究 (2010BC8002)”
作 者 简 介 : 郑 颖 人 (1933-), 男 , 浙 江 宁 波 人 , 教 授 , 中 国 工 程 院 院 士 , 从 事 岩 土 力 学 与 岩 土 工 程 的 教 学 与 科 研 工 作 。
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