[發明專利]一種傾倒變形體折斷深度計算方法、裝置及存儲介質

在審

• 申請號: 202011168111.5
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112182732A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 呂敬清;曾旭明;周會信;陳清欣;尹飛;陳梁;丁陽波;張發明;劉暢
• 申請（專利權）人: 華東勘測設計院（福建）有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/17;G06F30/20;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種傾倒變形體折斷深度計算方法、裝置及存儲介質，旨在解決現有技術中缺乏準確的傾倒體折斷深度計算方法的技術問題。其包括：基于單層梁板的力學模型獲取巖層拉應力平衡方程，計算單一巖層初級折斷的臨界折斷深度；利用單一巖層每一級折斷的臨界折斷深度構成臨界折斷深度集合，根據臨界折斷深度集合更新巖層拉應力平衡方程，迭代計算單一巖層下一級折斷的臨界折斷深度；根據巖層最大彎折深度判據結束迭代計算，獲取傾倒變形體最終折斷深度。本發明能夠快速、準確的計算傾倒變形體的折斷深度，為邊坡傾倒變形提供了定量評價依據。

技術領域

本發明涉及一種傾倒變形體折斷深度計算方法、裝置及存儲介質，屬于地質工程、巖土工程及水利水電工程技術領域。

背景技術

近年來我國經濟建設飛速發展，隨著對能源需求、交通及水利水電工程發展需求的增加，一大批重要基礎設施需要建設完善，尤其是水利水電工程，與其相對應的水電站水庫庫區的岸坡安全穩定性問題也日益突出。國內外對于傾倒變形體發生折斷破壞一致認為，在巖體自重應力作用下，在巖柱最大彎矩點產生的傾覆力矩大于抗傾覆力矩，最大彎矩點拉應力集中，當產生拉應力大于巖層材料的抗拉強度時，形成拉裂縫，最終折斷破壞；因此，反傾層狀巖質邊坡且具備良好的臨空條件是發生傾倒變形的重要條件。

邊坡發生傾倒折斷破壞后，通過巖層的折斷深度，可以幫助搜索確定傾倒變形體滑動面的位置極，還可以通過折斷深度估算滑坡的規模大小，對邊坡穩定性研究意義重大，但是，國內目前還沒有較為明確的傾倒體折斷深度計算方法。

發明內容

針對現有技術中缺乏準確的傾倒體折斷深度計算方法的問題，本發明提出了一種傾倒變形體折斷深度計算方法、裝置及存儲介質，通過對巖層中單層板梁的力學分析獲取單一巖層單次折斷的臨界折斷深度，并根據巖層連續折斷的原理推導出傾倒變形體的最終折斷深度。

為解決上述技術問題，本發明采用了如下技術手段：

第一方面，本發明提出了一種傾倒變形體折斷深度計算方法，包括如下步驟：

獲取傾倒變形體單一巖層的單層板梁的力學模型；

基于單層梁板的力學模型獲取巖層拉應力平衡方程，并利用巖層拉應力平衡方程計算單一巖層初級折斷的臨界折斷深度；

根據單一巖層初級折斷的臨界折斷深度更新巖層拉應力平衡方程，并利用更新后的巖層拉應力平衡方程計算單一巖層二級折斷的臨界折斷深度；

利用單一巖層每一級折斷的臨界折斷深度構成臨界折斷深度集合，根據臨界折斷深度集合更新巖層拉應力平衡方程，迭代計算單一巖層下一級折斷的臨界折斷深度；

根據巖層最大彎折深度判據結束迭代計算，獲取傾倒變形體最終折斷深度。

結合第一方面，進一步的，所述單層板梁的力學模型如下：

設傾倒變形體巖層面沿伸方向為x軸，傾倒變形體巖層面法向方向為y軸，傾倒變形體巖層傾角為α，0°α90°，傾倒變形體的單一巖層的單層板梁的厚度為b，單一巖層單層板梁的折斷深度為h；在傾倒變形體的臨界彎折點(0,b/2)處，滿足最大拉應力σ_x大于巖層抗拉強度值σ_t。

結合第一方面，進一步的，巖層拉應力平衡方程的表達式如下：

其中，N₁＝W₁sinα，W₁＝γbh₁，γ為巖層的重度，h₁為單一巖層初級折斷的臨界折斷深度；

根據σ_x＞σ_t整理巖層拉應力平衡方程，獲得單一巖層初級折斷的臨界折斷深度h₁的計算公式：