[發(fā)明專(zhuān)利]強(qiáng)地震荷載下含裂隙巖質(zhì)邊坡沿深度變化的受力分析方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510539710.6
• 申請(qǐng)日: 2015-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105160093A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏毓超;伍川生;趙寧雨
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京海虹嘉誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 謝殿武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及邊坡工程領(lǐng)域，尤其涉及一種強(qiáng)地震荷載下含裂隙巖質(zhì)邊坡沿深度變化的受力分析方法。

背景技術(shù)

我國(guó)是多地震國(guó)家，近年來(lái)發(fā)生過(guò)多次強(qiáng)烈地震，如唐山大地震、汶川大地震等。根據(jù)近幾十年的地震次數(shù)和地震烈度分析，我國(guó)發(fā)生的地震有增大的趨勢(shì)，并且有震源淺，強(qiáng)度大，頻率高的特點(diǎn)，主要集中在中西部地區(qū)。同時(shí)我國(guó)又是一個(gè)多山國(guó)家，特別是西南地區(qū)有大量的自然邊坡，由于西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，建設(shè)了大量基礎(chǔ)設(shè)施，公路、鐵路、房屋建設(shè)、橋梁等。在山區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)，由于地形地貌較復(fù)雜，各種類(lèi)型的巖質(zhì)邊坡工程非常常見(jiàn)。巖石是自然界最為復(fù)雜的固體材料之一，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史過(guò)程中，經(jīng)歷了多次地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的作用和改造，使原本完整的巖體變成不同程度損傷的地質(zhì)體，從而產(chǎn)生了形態(tài)各異、大小不等的節(jié)理、裂隙等結(jié)構(gòu)面，甚至斷層。近年來(lái)，隨著巖土工程規(guī)模的不段擴(kuò)大，工程問(wèn)題不斷增多，由于巖體中含有各種缺陷,包括微裂紋、孔隙以及節(jié)理裂隙等宏觀非連續(xù)面，巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性與巖體中裂紋相互作用和貫通特性息息相關(guān)。巖石斷裂力學(xué)給出了均質(zhì)材料中特殊單一裂紋或者規(guī)律性分布裂紋的擴(kuò)展準(zhǔn)則和擴(kuò)展方向，但是在復(fù)雜多裂紋巖石的理論研究方面往往不如人意。綜上所述，含裂隙巖質(zhì)邊坡在地震荷載作用下，其受力機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)邊坡靜力穩(wěn)定性分析理論有很多而且已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，而邊坡動(dòng)力穩(wěn)定性分析還在發(fā)展階段不夠完善。同時(shí)，針對(duì)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的研究分析中，只考慮巖石裂隙的存在對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，或者只考慮地震作用對(duì)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響，很少有研究同時(shí)針對(duì)裂隙和地震荷載同時(shí)作用對(duì)巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性的影響進(jìn)行分析研究。同時(shí)，在設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化方面，目前研究成果通常都是針對(duì)某一具體工程，得到的典型參數(shù)具有特定區(qū)域性，代表性不足。并且目前基本都是針對(duì)單一問(wèn)題進(jìn)行研究，很少有綜合考慮多重因素對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，不足以作為邊坡穩(wěn)定的充分判據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種強(qiáng)地震荷載下含裂隙巖質(zhì)邊坡沿深度變化的受力分析方法，以解決上述問(wèn)題。

本發(fā)明提供的強(qiáng)地震荷載下含裂隙巖質(zhì)邊坡沿深度變化的受力分析方法，包括

a.建立含裂隙巖質(zhì)邊坡相似模型，并且在所述含裂隙巖質(zhì)邊坡相似模型預(yù)置不同角度的裂紋；

b.向所述含裂隙巖質(zhì)邊坡相似模型輸入模擬地震波；

c.根據(jù)輸入模擬地震波后的含裂隙巖質(zhì)邊坡相似模型的受力結(jié)果，確定裂隙對(duì)坡體內(nèi)力在地震荷載下的影響。

進(jìn)一步，步驟c還包括

c1.獲取相似模型在反復(fù)動(dòng)荷載作用下裂紋的演化過(guò)程。

3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的強(qiáng)地震荷載下含裂隙巖質(zhì)邊坡沿深度變化的受力分析方法，其特征在于：步驟c1之后還包括

c2.根據(jù)在不同荷載情況下裂紋的演化過(guò)程，確定相似模型在反復(fù)動(dòng)荷載作用下裂紋的演化機(jī)理。

進(jìn)一步，根據(jù)裂紋線場(chǎng)理論獲取脆斷區(qū)長(zhǎng)度和荷載之間的關(guān)系，確定裂紋擴(kuò)展的演化機(jī)理。

進(jìn)一步，所述裂紋擴(kuò)展的演化機(jī)理的確定過(guò)程包括：

s1.分析含裂隙巖質(zhì)邊坡相似模型在反復(fù)動(dòng)荷載作用下裂隙巖體損傷斷裂過(guò)程，

s2.獲取裂隙巖體損傷演化規(guī)律和損傷演化過(guò)程的能量耗散機(jī)制，得出裂紋間斷應(yīng)力場(chǎng)能量場(chǎng)，

s3.確定出裂紋的啟裂擴(kuò)展方向，

s4.獲取含裂隙巖質(zhì)邊坡相似模型在不同荷載情況下到裂紋的演化過(guò)程。

進(jìn)一步，根據(jù)裂紋擴(kuò)展的演化機(jī)理，建立斷裂計(jì)算模型，所述斷裂結(jié)算模型為在反復(fù)動(dòng)荷載作用下裂隙擴(kuò)展與連接的力學(xué)模型。

進(jìn)一步，通過(guò)無(wú)網(wǎng)格粒子法計(jì)算模擬所述斷裂計(jì)算模型。

進(jìn)一步，將所述斷裂計(jì)算模型運(yùn)用到典型坡體結(jié)構(gòu)，獲取復(fù)雜裂隙對(duì)坡體內(nèi)力在地震荷載下的受力影響。

進(jìn)一步，建立含裂隙巖質(zhì)邊坡的滲流-應(yīng)力耦合模型，通過(guò)所述含裂隙巖質(zhì)邊坡的滲流-應(yīng)力耦合模型，進(jìn)行裂隙水對(duì)裂隙巖質(zhì)邊坡的受力分析。

進(jìn)一步，所述含裂隙巖質(zhì)邊坡的滲流-應(yīng)力耦合模型根據(jù)含裂隙巖體邊坡的滲留場(chǎng)利用離散網(wǎng)絡(luò)模型建立。