考虑盾构挤压效应的隧道侧部含溶洞岩层稳定性上限分析

1

作者 杨阳 侯艳娟 +3 位作者 娄在明 毛露露 张顶立 孙振宇 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第2期119-127,135,共10页

随着城市岩溶区大型盾构隧道修建越来越多,盾构机掘进过程中会对正侧部含溶洞岩层造成挤压破坏。结合上限分析定理和非线性Hoek-Brown准则,考虑盾构挤压效应对挤压破坏范围的不利影响,根据虚功定理和变分原理建立溶隧侧部抗水岩层稳定... 随着城市岩溶区大型盾构隧道修建越来越多,盾构机掘进过程中会对正侧部含溶洞岩层造成挤压破坏。结合上限分析定理和非线性Hoek-Brown准则,考虑盾构挤压效应对挤压破坏范围的不利影响,根据虚功定理和变分原理建立溶隧侧部抗水岩层稳定性分析方法,得到挤压破坏范围理论预测解析解及临界安全距离表达式,通过数值模拟验证本文方法的合理性,并对主要影响参数进行敏感程度分析。结合临界安全距离表达式,提出盾构掘进参数综合设计方法,并在LPM131溶洞位置处得到相应验证,具有一定的可靠性。结果表明:采用本文提出的方法计算抗水岩层安全距离符合实际情况,且不同参数变化对正侧部含溶洞岩层挤压破坏范围影响程度不一致,其中溶洞大小、溶洞填充压力和盾构挤压效应越大,引起岩层挤压破坏范围就越显著,在实际工程中应实时调整盾构掘进参数防止含溶洞岩层造成贯通性挤压破坏,确保邻近富水隐伏溶洞段盾构隧道的正常施工,研究成果对预测含溶洞正侧部隧道突水灾害的针对性防治和可预见性具有重要的参考价值。 展开更多

关键词 铁路隧道 城市岩溶区 大型盾构隧道 上限分析定理 盾构挤压效应 岩层稳定性 临界安全距离

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层状岩体边坡动态稳定性拟静力上限分析 被引量：22

2

作者 赵炼恒 罗强 +2 位作者 李亮 杨峰 但汉成 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期3627-3634,共8页

将强度折减技术与极限分析上限定理结合,利用安全系数Fs评定指标对层状岩体边坡进行稳定性上限分析,与已有研究成果进行了对比分析,并较为详细地分析了相关参数对层状岩体坡体安全系数和潜在破裂面的影响。分析结果表明,与同类计算方法... 将强度折减技术与极限分析上限定理结合,利用安全系数Fs评定指标对层状岩体边坡进行稳定性上限分析,与已有研究成果进行了对比分析,并较为详细地分析了相关参数对层状岩体坡体安全系数和潜在破裂面的影响。分析结果表明,与同类计算方法的对比可以证明表明文中方法的正确性;边坡安全系数和破坏范围受边坡坡度、岩体重度、边坡高度、动载效应系数和岩层倾角的控制;当岩层倾角处于一定范围时,层状岩体边坡发生顺层失稳的可能性最大,工程中需特别注意。 展开更多

关键词 层状岩体边坡 动态稳定性分析 拟静力方法 安全系数 强度折减法 极限分析上限定理

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含隧道边坡水平屈服加速度的上限分析 被引量：4

3

作者 江学良 牛家永 +1 位作者 杨慧 王飞飞 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期133-139,165,共8页

基于拟静力法和强度折减法,采用极限分析上限定理,推导了含隧道边坡在地震作用下的水平屈服加速度系数的上限解,该上限解考虑了隧道对边坡的影响。分别计算了边坡设计参数、岩土体的抗剪强度、浅埋偏压隧道设计参数等因素影响下边坡的... 基于拟静力法和强度折减法,采用极限分析上限定理,推导了含隧道边坡在地震作用下的水平屈服加速度系数的上限解,该上限解考虑了隧道对边坡的影响。分别计算了边坡设计参数、岩土体的抗剪强度、浅埋偏压隧道设计参数等因素影响下边坡的水平屈服加速度系数极限值。根据正交试验法,给出了地震作用下含隧道边坡水平屈服加速度系数对各因素的敏感性大小。研究表明:边坡高度、坡角、岩土体黏聚力以及强度折减系数对水平屈服加速度系数的敏感性和影响程度均较大,而隧道距坡脚距离、隧道半径以及水平和竖向地震力比例系数的敏感性和影响程度则较小。 展开更多

关键词 含隧道边坡 屈服加速度 极限分析上限定理 敏感性分析 拟静力法

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矸石山稳定性非线性极限分析上限法 被引量：9

4

作者 董倩 刘东燕 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期131-135,共5页

总结了矸石山几种失稳模式,在分析矸石散体剪切强度非线性机理的基础上,依据塑性极限分析原理,考虑矸石散体抗剪强度的非线性,利用极限分析上限定理针对矸石山内部滑坡进行稳定分析.结果表明,在中低围压下,采用线性强度准则低估了矸石... 总结了矸石山几种失稳模式,在分析矸石散体剪切强度非线性机理的基础上,依据塑性极限分析原理,考虑矸石散体抗剪强度的非线性,利用极限分析上限定理针对矸石山内部滑坡进行稳定分析.结果表明,在中低围压下,采用线性强度准则低估了矸石山的稳定性;考虑矸石散体强度非线性可体现随高度增加矸石山稳定性降低的实际状态;当矸石散体黏聚力为零时,由非线性准则可得到合理的临界滑裂面. 展开更多

关键词 矸石散体 边坡稳定性 非线性强度准则 塑性极限分析上限定理 环境地质灾害效应

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考虑水力效应的裂缝边坡稳定性非线性能耗分析 被引量：3

5

作者 罗伟 卢茜 +2 位作者 徐长节 陈静瑜 陶智 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期26-34,53,共10页

现有考虑水力效应的裂缝边坡稳定性分析大多基于线性破坏准则,而岩土体破坏往往呈现非线性特征,因此开展水力效应影响下的裂缝边坡稳定性非线性极限上限分析具有重要意义。基于极限分析上限定理及强度折减技术,结合“外切线法”非线性... 现有考虑水力效应的裂缝边坡稳定性分析大多基于线性破坏准则,而岩土体破坏往往呈现非线性特征,因此开展水力效应影响下的裂缝边坡稳定性非线性极限上限分析具有重要意义。基于极限分析上限定理及强度折减技术,结合“外切线法”非线性破坏准则,构建坡顶含竖直裂缝的边坡对数螺旋线破坏模式,根据虚功原理推导出裂缝边坡安全系数解析式,通过MATLAB优化计算,结合边坡工程实例探讨了典型因素对裂缝边坡稳定性、临界裂缝及滑动面位置的影响规律。研究结果表明:随着地下水位h的持续上升,边坡安全系数不断降低,临界裂缝深度逐渐增大且临界裂缝位置逐渐向坡顶缘偏移;非线性系数m明显影响边坡的稳定性,边坡安全系数随着非线性系数的增大显著减小,采用线性破坏准则会高估地下水位变化对边坡稳定性的影响;随着非线性系数的增大,临界裂缝深度随之增大,临界裂缝位置距离坡顶缘越来越远,滑坡体体积逐渐增大;裂缝与坡顶缘距离l m随着非线性系数m的增大而增大(当m增大0.2时,l m增大约1 m),且随着裂缝与坡顶缘距离的增大,边坡安全系数无明显变化,临界裂缝深度先逐渐减小后趋于稳定。 展开更多

关键词 岩土工程 稳定性分析 极限分析上限定理 安全系数 非线性破坏准则 强度折减技术

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基于强度折减技术的加筋路堤稳定性极限上限分析 被引量：6

6

作者 石挺丰 赵炼恒 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 2011年第2期40-46,共7页

土工加筋结构在工程实际中被广泛采用,采用基于极限分析理论上限法对其稳定性能的分析比较常见。但目前基于极限分析法的加筋边坡稳定性常常采用的评定指标(临界高度Hcr、稳定性系数Ns或临界加筋强度k0)与其他常用方法(极限平衡法、数... 土工加筋结构在工程实际中被广泛采用,采用基于极限分析理论上限法对其稳定性能的分析比较常见。但目前基于极限分析法的加筋边坡稳定性常常采用的评定指标(临界高度Hcr、稳定性系数Ns或临界加筋强度k0)与其他常用方法(极限平衡法、数值分析法)采用的安全系数(Fs)评定指标不完全统一,故该分析方式往往无法在实际工程中直接应用。在已有研究的基础上,将强度折减技术与极限分析上限定理结合,采用极限分析上限方法利用安全系数(Fs)评定指标对加筋边坡进行稳定性上限分析,并与已有研究成果进行对比分析。数值计算与分析结果表明:基于强度折减的极限上限加筋边坡稳定分析方法能够获得与现有常用方法一致的边坡稳定性评定指标(安全系数Fs);本文方法与其他不同方法获得的安全系数Fs误差颇小,可以说明本文方法的有效性,研究结果对工程应用有实际意义。 展开更多

关键词 加筋土坡 稳定性分析 安全系数 强度折减技术 极限分析上限定理

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水-荷耦合下加筋土坡筋材抗拔上限分析

7

作者 肖刘路 邹逸文 +1 位作者 李龙 唐永涛 《中外公路》 2022年第2期47-51,共5页

为研究水-荷耦合作用下均匀加筋土坡的筋材抗拔稳定性,基于极限分析法上限定理,以临界高度为指标,采用遍历法搜索求解最小值,验证计算方法的正确性,并进行影响因素分析。结果表明:对于高水位,通过降低水位可显著增强抗拔稳定性;对于坡... 为研究水-荷耦合作用下均匀加筋土坡的筋材抗拔稳定性,基于极限分析法上限定理,以临界高度为指标,采用遍历法搜索求解最小值,验证计算方法的正确性,并进行影响因素分析。结果表明:对于高水位,通过降低水位可显著增强抗拔稳定性;对于坡顶超载工况和低水位土坡,通过增加土体内摩擦角来增强抗拔稳定性更为合理。 展开更多

关键词 均匀加筋土坡 水-荷耦合 筋材抗拔稳定性 极限分析法上限定理

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富水浅埋方形隧道围岩稳定性分析 被引量：1

8

作者 喻文浩 易鲁 《公路工程》 2024年第5期64-70,共7页

方形隧道由于空间利用率较大,被广泛应用在城市隧道修建中。受限于复杂的边界条件,且方形拐角易出现应力集中现象,方形隧道围岩稳定性分析更为困难。因此确定合理的极限支护压力对于防止隧道塌方事故的发生和保证施工安全具有重要的意义... 方形隧道由于空间利用率较大,被广泛应用在城市隧道修建中。受限于复杂的边界条件,且方形拐角易出现应力集中现象,方形隧道围岩稳定性分析更为困难。因此确定合理的极限支护压力对于防止隧道塌方事故的发生和保证施工安全具有重要的意义,尤其是对于穿越富水地层浅埋隧道。在极限分析上限定理的框架下,构建了方形隧道围岩平移破坏机制,该机制考虑了土体破坏延伸至地表的情况。与现有结果表明,当前方法计算精度更高,最高提升了10.5%,且对于隧道围岩稳定性问题具有更强的适用性。采用系数法考虑了孔隙水压力的不利作用,结果表明:隧道围岩极限支护压力随着摩擦角和黏聚力增大而线性减少,随着孔隙水压力系数增大而增大。最后给出了系数选取方法,以便工程中使用。 展开更多

关键词 浅埋方形隧道 极限分析上限定理 孔隙水压力 极限支护压力

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抗滑桩预加固边坡的能量分析方法 被引量：20

9

作者 谭捍华 赵炼恒 +1 位作者 李亮 罗强 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期190-197,共8页

基于强度折减技术和岩土塑性极限分析理论,考虑抗滑桩预加固岩土边坡的加固效应,从功能平衡原理探讨了岩土边坡抗滑桩加固位置、桩长和多抗滑桩共同加固边坡的分析方法。假定机动容许的对数螺旋线速度机构,推导了抗滑桩预加固边坡稳定... 基于强度折减技术和岩土塑性极限分析理论,考虑抗滑桩预加固岩土边坡的加固效应,从功能平衡原理探讨了岩土边坡抗滑桩加固位置、桩长和多抗滑桩共同加固边坡的分析方法。假定机动容许的对数螺旋线速度机构,推导了抗滑桩预加固边坡稳定性安全系数的计算表达式。采用内点迭代方法对安全系数目标函数进行能量耗散最小化意义上的优化计算,算例对比验证了方法和程序的正确性。分析了单抗滑桩加固措施条件下的边坡局部稳定性特性,并由此推导了多抗滑桩加固边坡的稳定性分析算式。研究表明,抗滑桩设置位置改变对边坡安全系数、临界滑裂面位置和桩长均有显著影响,抗滑桩加固边坡的最优设置位置应位于边坡中下部区域。 展开更多

关键词 边坡稳定性分析 抗滑桩预加固 极限分析上限定理 强度折减技术

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地震效应和坡顶超载对均质土坡稳定性影响的拟静力分析 被引量：25

10

作者 罗强 赵炼恒 +1 位作者 李亮 谭捍华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期3835-3841,3848,共8页

基于强度折减技术和极限分析上限定理,假定机动容许的速度场破坏面,考虑坡顶超载、水平和竖向地震效应影响推导了边坡稳定性安全系数的计算表达式。采用序列二次规划迭代方法(和内点迭代方法)对边坡安全系数目标函数进行能量耗散最小化... 基于强度折减技术和极限分析上限定理,假定机动容许的速度场破坏面,考虑坡顶超载、水平和竖向地震效应影响推导了边坡稳定性安全系数的计算表达式。采用序列二次规划迭代方法(和内点迭代方法)对边坡安全系数目标函数进行能量耗散最小化意义上的优化计算,与多个算例的对比验证了其方法和程序计算的正确性;对影响土质边坡动态稳定性的一些因素进行了参数分析,分析表明:随着边坡倾角β、坡顶超载q、水平和竖向地震效应影响系数的增大,边坡稳定性安全系数显著下降;随着坡顶超载q、水平地震效应影响系数kh的增大、竖向地震效应影响系数kv的减小,边坡的潜在滑动面越来越深,潜在破坏范围越来越大。竖向地震效应对边坡稳定性也有一定影响,强震条件下的设计计算必须考虑竖向地震效应的影响。 展开更多

关键词 工程地质 土质边坡 稳定性分析 安伞系数 拟静力分析 极限分析上限定理 强度折减技术

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基于失稳状态耗能最小原理的预应力锚索加固边坡稳定性上限解析 被引量：22

11

作者 赵炼恒 罗强 +1 位作者 李亮 杨峰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期426-432,共7页

基于岩土塑性极限分析上限理论的基本原理,考虑预应力锚索的加固效应,分析了单预应力锚索加固措施条件下边坡的稳定性特性,并由此探讨了多预应力锚索共同加固边坡的稳定性能量分析方法。结合强度折减技术,采用内点迭代方法和序列二次规... 基于岩土塑性极限分析上限理论的基本原理,考虑预应力锚索的加固效应,分析了单预应力锚索加固措施条件下边坡的稳定性特性,并由此探讨了多预应力锚索共同加固边坡的稳定性能量分析方法。结合强度折减技术,采用内点迭代方法和序列二次规划优化迭代法对锚固边坡安全系数目标函数进行了能量耗散最小化意义上的优化计算。典型算例的分析计算表明:锚索加固效应可以有效地提高边坡的稳定性,预应力锚索设置位置对边坡安全系数、临界滑裂面位置和锚索长度有显著影响。综合考虑锚索设置位置对边坡安全系数和锚索长度的影响,单锚索的最优设置位置应位于边坡中下部区域。采用多排锚索加固既可以保证边坡的安全储备,也可有效避免局部稳定性问题。 展开更多

关键词 稳定性分析 边坡预加固 预应力锚索 极限分析上限定理 强度折减技术 失稳状态耗能最小原理

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三维圆形浅埋锚板极限抗拔力非线性上限解析 被引量：7

12

作者 谭亦高 左仕 +1 位作者 胡世红 杨新平 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1168-1175,共8页

根据极限分析上限定理和非线性破坏准则,对水平圆形浅埋锚板上的填土建立2个机动容许的速度场,获得非线性破坏准则条件下的圆形浅埋锚板极限抗拔力上限解和破坏模式。通过"切线法"引进变量,将锚板上填土的非线性抗剪强度指标c... 根据极限分析上限定理和非线性破坏准则,对水平圆形浅埋锚板上的填土建立2个机动容许的速度场,获得非线性破坏准则条件下的圆形浅埋锚板极限抗拔力上限解和破坏模式。通过"切线法"引进变量,将锚板上填土的非线性抗剪强度指标ct和φt作为变量参数,对锚板上部填土建立含有变量的速度场,根据外力功率与内部耗能相等原理求出极限抗拔力的目标函数与约束条件,最后根据"序列二次规划算法"对该问题进行优化。数值分析表明:当非线性破坏准则变为线性破坏准则时,结果与前人的成果一致,说明本文方法的正确性;非线性参数的变化对水平浅埋圆形锚板的破坏范围和极限抗拔力均有重要影响,且破坏范围与极限抗拔力具有显著的相关性。 展开更多

关键词 圆形浅埋锚板 极限抗拔力 破坏范围 非线性M-C强度准则 切线法 极限分析上限定理 序列二次规划法

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基于非线性Mohr-Coulomb准则的刚性条形基础下伏孔洞承载特性变分分析 被引量：3

13

作者 李亮 石鹤扬 +1 位作者 曾中林 胡世红 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3089-3096,共8页

基于非线性Mohr-Coulomb(MC)破坏准则以及相关流动法则,构建刚性条形基础下伏孔洞冲切破坏机制;结合变分原理,推导出刚性条形基础下伏孔洞冲切破坏曲线的表达式,进而得到冲切破坏时的极限承载力。分析刚性基础随岩土体参数变化时,冲切... 基于非线性Mohr-Coulomb(MC)破坏准则以及相关流动法则,构建刚性条形基础下伏孔洞冲切破坏机制;结合变分原理,推导出刚性条形基础下伏孔洞冲切破坏曲线的表达式,进而得到冲切破坏时的极限承载力。分析刚性基础随岩土体参数变化时,冲切破坏极限承载力的变化情况和破坏模式。研究结果表明:非线性系数m的大小对刚性基础极限承载力的影响较为显著。随着非线性系数m的增大,刚性基础极限承载力不断减小;极限承载力随岩土体初始黏聚力C0的增大而增大,随岩土体重度以及抗拉强度的增大而减小。岩溶顶板冲切破坏宽度随初始黏聚力C0的增大、重度的减小以及抗拉强度的减小而增大。 展开更多

关键词 冲切破坏 极限承载力 非线性MC准则 极限分析上限定理 变分分析

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多级支挡结构地震主动土压力的极限分析 被引量：7

14

作者 文畅平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期3205-3212,共8页

多级组合支挡结构形式在高边坡防护工程中得到了广泛采用,但现有研究却较少涉及这种支挡结构形式的地震土压力计算问题。应用拟静力法和塑性极限分析上限定理,并且基于强度折减技术,推导了重力式挡墙与两级锚杆挡墙组合支挡结构形式的... 多级组合支挡结构形式在高边坡防护工程中得到了广泛采用,但现有研究却较少涉及这种支挡结构形式的地震土压力计算问题。应用拟静力法和塑性极限分析上限定理,并且基于强度折减技术,推导了重力式挡墙与两级锚杆挡墙组合支挡结构形式的地震主动土压力及其系数的上限解。该上限解考虑了水平和竖向地震系数、墙背倾角、坡面形式及多级支护方式、土体黏聚力、土体与墙背的黏附力等诸多因素。二级锚杆挡墙实例分析表明:静力条件下主动土压力计算值与现有相关方法的计算结果一致,土的抗剪强度折减系数、上挡墙锚杆轴力等参数,对下挡墙地震主动土压力影响显著。二级组合支挡结构地震主动土压力影响参数敏感性分析表明:水平地震系数以及重力式挡墙墙高和倾角的敏感性较大,上挡墙锚杆的轴力和倾角等参数的敏感性相对较小。 展开更多

关键词 多级支挡结构 地震主动土压力 极限分析上限定理 拟静力法 强度折减法

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浅埋条形基础抗震承载力拟动力分析

15

作者 谢伟 蒋良潍 《路基工程》 2020年第3期31-36,共6页

采用拟动力法推导出基岩至地表之间不同深度土层地震加速度时程,在此基础上针对砂性土地基,利用极限分析上限定理推导了地震作用下地基极限承载力系数NγE的求解方法,并进一步分析了地震动向地表传播过程中不同深度土层振动相位差与地... 采用拟动力法推导出基岩至地表之间不同深度土层地震加速度时程,在此基础上针对砂性土地基,利用极限分析上限定理推导了地震作用下地基极限承载力系数NγE的求解方法,并进一步分析了地震动向地表传播过程中不同深度土层振动相位差与地震加速度幅值放大效应对NγE的影响。研究结果表明:采用拟动力法计算出的NγE随地震加速度和地基土内摩擦角的变化关系呈现出与拟静力计算结果相同的趋势,但振动相位差的影响导致前者明显高于后者,且地震波长越短,二者差异越明显;地表地震加速度是NγE的主要影响因素,其在地基发生极限破坏时总是达到幅值;幅值放大效应由于放大了地表地震加速度幅值而导致NγE显著降低。 展开更多

关键词 拟动力法 地震加速度时程 地基抗震承载力 极限分析上限定理 放大效应

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基于自定义本构模型的盾构隧道开挖面极限支护力研究 被引量：6

16

作者 黄阜 李在蓝 +1 位作者 朱亮 杨欢 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期891-897,共7页

为了分析岩土体的非线性破坏特性对盾构隧道的开挖面极限支护力的影响,利用FLAC3D提供的二次开发平台,开发基于非线性Mohr-Coulomb破坏准则的自定义本构模型。调用该本构模型对盾构隧道的施工过程进行数值模拟,得到非线性M-C破坏准则作... 为了分析岩土体的非线性破坏特性对盾构隧道的开挖面极限支护力的影响,利用FLAC3D提供的二次开发平台,开发基于非线性Mohr-Coulomb破坏准则的自定义本构模型。调用该本构模型对盾构隧道的施工过程进行数值模拟,得到非线性M-C破坏准则作用下盾构隧道开挖面极限支护力的数值解。利用切线法将非线性Mohr-Coulomb破坏准则引入上限分析的能耗计算中,获得非线性破坏准则作用下盾构隧道开挖面支护力的上限解。通过将数值解和上限解进行对比,证明采用自定义本构模型计算的盾构隧道开挖面极限支护力是正确的。 展开更多

关键词 开挖面极限支护力 非线性破坏准则 数值模拟 极限分析上限定理

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