[發明專利]一種基于滑動位移分析的三維邊坡穩定性預測方法

有效

• 申請號: 201410441199.1
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN104200100B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 周小平;程浩
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 重慶大學專利中心50201
• 代理人: 唐開平

1.一種基于滑動位移分析的三維邊坡穩定性預測方法，包括步驟1、選定具體待預測的滑坡，確定該三維邊坡及其滑裂面的幾何尺寸，將滑裂面和邊坡表面用方程表示；確定巖土的土體指標參數；

步驟2、將三維滑坡體離散化，三維滑坡體被垂直離散為m行和n列條柱，每個條柱按所在的行號i和列號j定義為[i,j]；假定行方向的條柱間作用力與水平面夾角為±α，假定列方向的條柱間作用力與水平面夾角為±β；

其特征是，還包括以下步驟：

步驟3、利用直剪試驗確定該巖土體的雙曲線模型的參數，建立巖土體的雙曲線模型；

步驟4、根據含有折減系數RF的摩爾庫倫準則和巖土體雙曲線模型，求出[i,j]條柱底面的剪切力與該條柱的剪切位移之間的關系；利用離散后的各條柱的水平位移相等，得到[i,j]條柱底面的剪切力與關鍵點豎向位移Δ₀的關系；

步驟5、根據3個力的平衡方程和3個力矩的平衡方程，并結合[i,j]條柱底面的剪力與關鍵點豎向位移的關系，建立一組含有未知數α，β，RF和Δ₀的非線性方程組；求解該方程組，得到不同的折減系數RF對應關鍵點豎向位移Δ₀；關鍵點豎向位移Δ₀陡增處對應的折減系數RF值為該三維邊坡的穩定系數，從而判斷該三維邊坡的穩定性。

2.根據權利要求1所述的基于滑動位移分析的三維邊坡穩定性預測方法，其特征是：在步驟3中，邊坡條柱中的巖土體的雙曲線模型的數學表達式為

τi,j=Δsheari,j1kinitiali,j+Rfτfi,j·Δsheari,j]]>

式中τ^i,j為[i,j]條柱底面的剪應力，為[i,j]條柱底面的剪切位移，為初始剪切剛度，R_f為巖土材料失效比，為巖土材料抗剪強度。

3.根據權利要求1所述的基于滑動位移分析的三維邊坡穩定性預測方法，其特征是：在步驟4中，[i,j]條柱底面的剪切力與關鍵點豎向位移的關系為：

式中，S^i,j為[i,j]條柱底面的剪切力

Δ₀為[1,j₀]條柱的豎向位移

A^i,j為[i,j]條柱橫截面的面積

c為巖土體的粘聚力

為[i,j]條柱底面法向力的單位向量在z軸上的分量

N^i,j為[i,j]條柱底面的法向力

為[i,j]條柱底面的初始法向力

是[i,j]條柱底面剪切力單位向量在x方向上的分量

為[1,j₀]條柱條柱底面剪切力單位向量在x、z方向上的分量

Pa為一個標準大氣壓強

k為巖土體的剪切剛度系數

N為巖土體的剪切剛度的指數參數

R_f為巖土材料失效比

RF為Δ₀的折減系數。