[發(fā)明專利]一種邊坡三維臨界滑裂面搜索方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610116074.0
• 申請日: 2016-03-02
• 公開（公告）號: CN105787277B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 溫樹杰;胡國保;劉文俊;梁超
• 申請（專利權(quán)）人: 江西理工大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 龔燮英

本發(fā)明涉及建筑技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種邊坡三維臨界滑裂面搜索方法，包括以下步驟，步驟S101：三維滑裂面的構(gòu)建，根據(jù)邊坡尺寸構(gòu)建三維橢球滑裂面方程，根據(jù)構(gòu)建的三維橢球滑裂面方程中的控制參數(shù)構(gòu)建三維滑裂面；步驟S102：目標(biāo)函數(shù)的確定，依據(jù)最小勢能原理得到邊坡系統(tǒng)的安全系數(shù)，即確定了搜索的目標(biāo)函數(shù)；步驟S103：臨界滑裂面的搜索，通過遺傳算法，設(shè)置相應(yīng)的收斂條件，循環(huán)優(yōu)化，輸出最優(yōu)解，即得到了邊坡三維臨界滑裂面。采用上述方法后，本發(fā)明提出的邊坡三維臨界滑裂面搜索方法，能夠?qū)崿F(xiàn)邊坡穩(wěn)定性的預(yù)測與預(yù)報，對減少滑坡災(zāi)害具有重要的理論和實(shí)際意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種邊坡三維臨界滑裂面搜索方法。

背景技術(shù)

我國地域?qū)拸V，地質(zhì)構(gòu)造豐富，自然條件復(fù)雜，存在著大量的天然邊坡；同時隨著交通、水利、礦山等工程建設(shè)的大力推進(jìn)，造就了眾多的工程邊坡；由于自然條件和人為因素的影響，邊坡失穩(wěn)產(chǎn)生了滑坡、泥石流、崩塌等災(zāi)害，給人類的生產(chǎn)和生活造成了嚴(yán)重的影響。滑坡已經(jīng)成為了繼地震和火山之外的三大主要地質(zhì)災(zāi)害之一，造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失已不可估計(jì)。因此，眾多的科研人員也一直在對巖土工程領(lǐng)域中的邊坡穩(wěn)定性課題展開大量的分析研究，以期能夠?yàn)檫吰鹿こ痰脑O(shè)計(jì)和防治提供幫助，減少災(zāi)害的發(fā)生。

通常，邊坡穩(wěn)定性研究主要包括了兩個方面的內(nèi)容：一是計(jì)算，對確定的滑裂面邊坡采用分析方法計(jì)算其穩(wěn)定性安全系數(shù)；二是搜索，在所有可能的滑裂面中尋找出最小安全系數(shù)及其所對應(yīng)的邊坡臨界滑裂面。目前，邊坡穩(wěn)定性計(jì)算方面的研究較多，發(fā)展較快，主要發(fā)展了主要發(fā)展了極限平衡法、有限元法、矢量和法、塑性極限分析法以及最小勢能法等分析方法。但是，邊坡臨界滑裂面搜索方面還沒有成熟的方法，存在較大的發(fā)展空間，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①滑裂面的構(gòu)建過程復(fù)雜、影響因素較多，難度較大；②穩(wěn)定性計(jì)算方法的計(jì)算量大、繁雜；③臨界滑裂面的搜索方法控制參數(shù)多、搜索效率低。

中國發(fā)明專利CN 103163563 A公開了一種三維邊坡穩(wěn)定性預(yù)測方法，包括以下步驟：步驟1、選定具體待預(yù)測的滑坡體，確定三維滑面形狀及滑坡幾何尺寸；三維滑面分為滑裂面和邊坡表面，將滑裂面和邊坡表面用方程標(biāo)識；步驟2、將三維滑坡體離散化；步驟3、建立三維邊坡穩(wěn)定性預(yù)測的方程組，由方程組求解得到三維邊坡穩(wěn)定性預(yù)測的方程組，由方程組求解得到三維邊坡穩(wěn)定系數(shù)Fs的值；步驟4、根據(jù)穩(wěn)定系數(shù)臨界值判定三維邊坡的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題提供一種效率高的邊坡臨界滑裂面搜索方法。

為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的一種邊坡三維臨界滑裂面搜索方法，包括以下步驟，

步驟S101：三維滑裂面的構(gòu)建，根據(jù)邊坡尺寸構(gòu)建三維橢球滑裂面方程，根據(jù)構(gòu)建的三維橢球滑裂面方程中的控制參數(shù)構(gòu)建三維滑裂面；

步驟S102：目標(biāo)函數(shù)的確定，依據(jù)最小勢能原理得到邊坡系統(tǒng)的安全系數(shù)，即確定了搜索的目標(biāo)函數(shù)；

步驟S103：臨界滑裂面的搜索，通過遺傳算法，設(shè)置相應(yīng)的收斂條件，循環(huán)優(yōu)化，輸出最優(yōu)解，即得到了邊坡三維臨界滑裂面；

其中，所述步驟S101包括以下步驟，

步驟S1011：確定邊坡尺寸，直接測得邊坡的坡高和坡率，根據(jù)邊坡失穩(wěn)破壞的形式，設(shè)定滑裂面的滑入?yún)^(qū)域和滑出區(qū)域；

步驟S1012：構(gòu)建三維滑裂面，假設(shè)在滑入?yún)^(qū)域內(nèi)有一滑入點(diǎn)，在滑出區(qū)域內(nèi)有一滑出點(diǎn)，設(shè)邊坡滑裂面為橢球，且圓弧與坡頂相交于滑入點(diǎn)，與坡腳處相交于滑出點(diǎn)，構(gòu)建可得到三維滑裂面方程z＝f(x,y)；同時，假設(shè)橢球與水平面有一夾角θ，則得到三維橢球滑裂面的一般方程z＝f(x,y,θ)；

步驟S1013：確定控制參數(shù)，根據(jù)三維橢球滑裂面方程中的控制參數(shù)的確切值或范圍，則可以確定出一個或一系列的三維橢球滑裂面，繼而實(shí)現(xiàn)三維滑裂面的構(gòu)建。