[發(fā)明專利]基于應(yīng)變軟化剪切本構(gòu)模型和位移變化的結(jié)構(gòu)面控制邊坡穩(wěn)定性動態(tài)評價方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810514922.2
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108920754B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王俊杰;趙天龍;付長靜;柴賀軍
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶交通大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;E02D17/20;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

發(fā)明提供一種基于應(yīng)變軟化剪切本構(gòu)模型和位移變化的結(jié)構(gòu)面控制邊坡穩(wěn)定性動態(tài)評價方法。該方法包括滑坡調(diào)查、受力分析、建立抗滑力計算模型、計算臨空面卸除荷載、確定結(jié)構(gòu)面剪切本構(gòu)方程、構(gòu)建結(jié)構(gòu)面控制邊坡坡體運動方程和計算潛在滑體的位移過程曲線等步驟。該方法結(jié)合現(xiàn)場變形監(jiān)測資料，可對結(jié)構(gòu)面控制邊坡的實時穩(wěn)定性狀態(tài)進行動態(tài)判別。根據(jù)滑體計算位移的收斂性，可對結(jié)構(gòu)面控制巖質(zhì)邊坡的長期穩(wěn)定性進行一定的預(yù)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測預(yù)報技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于位移發(fā)展過程的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)行邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理設(shè)計一般采用基于規(guī)范的靜力學(xué)設(shè)計，其明顯不足是將地質(zhì)體視為剛體，未充分考慮地質(zhì)體的變形破壞機制和地質(zhì)災(zāi)害孕育的過程。盡管巖質(zhì)高邊坡災(zāi)變演化過程及作用機理非常復(fù)雜，但其宏觀表現(xiàn)必然是坡體發(fā)生變形，且發(fā)生變形的部位及變形量隨災(zāi)變過程的發(fā)展而不斷變化。巖質(zhì)邊坡的失穩(wěn)過程具有時變效應(yīng)，即整個變形過程表現(xiàn)出較為明顯的時效變形。根據(jù)其現(xiàn)場監(jiān)測所得時效變形過程，理應(yīng)可以對邊坡的穩(wěn)定性狀態(tài)進行判別。然而，在我國一方面是滑坡災(zāi)害的廣泛分布，工程防治、機理研究、預(yù)測預(yù)報等問題亟待解決，且?guī)缀醺黜椆ぷ鞫加匈囉诨碌谋O(jiān)測數(shù)據(jù)來開展，而另一方面卻面臨著無支護邊坡變形理論計算方法的缺失，少量研究集中于工程數(shù)值方法或根據(jù)實測值進行經(jīng)驗估算，可靠性也較低，均與實際情況存在較大差異。在此情況下建立無支護邊坡坡體變形理論計算方法，提出基于該變形過程的邊坡穩(wěn)定性評價方法意義重大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于應(yīng)變軟化剪切本構(gòu)模型和位移變化的結(jié)構(gòu)面控制邊坡穩(wěn)定性動態(tài)評價方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

為實現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，基于應(yīng)變軟化剪切本構(gòu)模型和位移變化的結(jié)構(gòu)面控制邊坡穩(wěn)定性動態(tài)評價方法，包括以下步驟：

1)對待評價結(jié)構(gòu)面控制邊坡進行滑坡調(diào)查。

2)以開挖卸除荷載作為邊坡變形的啟動力，對待評價邊坡的潛在滑體進行受力分析。

3)建立考慮應(yīng)變軟化的結(jié)構(gòu)面抗滑力計算模型。

4)計算由開挖引起的潛在滑體臨空面卸除荷載。

5)確定結(jié)構(gòu)面剪切本構(gòu)方程。

6)構(gòu)建結(jié)構(gòu)面控制邊坡坡體運動方程。

7)計算潛在滑體的位移過程曲線。

8)將現(xiàn)場變形監(jiān)測資料與潛在滑體位移過程曲線進行對比分析，對待評價結(jié)構(gòu)面控制邊坡的位移發(fā)展趨勢進行判別。

9)根據(jù)潛在滑體計算位移的收斂性，對待評價結(jié)構(gòu)面控制邊坡的長期穩(wěn)定性進行預(yù)測。

進一步，步驟3)中，考慮應(yīng)變軟化的結(jié)構(gòu)面得到應(yīng)變軟化剪切本構(gòu)方程為：

式中，F(xiàn)_R為結(jié)構(gòu)面提供的抗滑力，kN。k為剪切剛度，Pa/m。u為潛在滑體位移，m。u^*和b根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)面直剪試驗結(jié)果確定。u^*為特征位移，m。b為無量綱參量的方程系數(shù)。

進一步，步驟4)中，由開挖引起的潛在滑體臨空面卸除荷載通過式(2)計算。

式中，F(xiàn)＇為潛在滑體臨空面卸除荷載，kN。W為潛在滑體自重，kN。L為結(jié)構(gòu)面滑動長度，m。β為結(jié)構(gòu)面傾角，°。c為軟弱結(jié)構(gòu)面黏聚力，Pa。為結(jié)構(gòu)面內(nèi)摩擦角，°。

進一步，步驟3)中，結(jié)構(gòu)面本構(gòu)方程為：

式中，u₀為潛在滑體起始位移，m。