[發(fā)明專利]一種受陡緩傾角控制的碎裂松動(dòng)巖體邊坡穩(wěn)定性分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111662044.7
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114297864B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湛正剛;吳述彧;胡大儒;李鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電建集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/13;G06F111/04;G06F111/08;G06F111/10;G06F119/02
• 代理公司: 北京聯(lián)創(chuàng)佳為專利事務(wù)所(普通合伙) 11362
• 代理人: 韓煒

1.一種受陡緩傾角控制的碎裂松動(dòng)巖體邊坡穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：收集研究區(qū)巖體結(jié)構(gòu)發(fā)育特征，通過統(tǒng)計(jì)分析尋找出陡緩傾角組合成長大裂隙控制結(jié)構(gòu)面，及各類結(jié)構(gòu)面的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律；結(jié)合現(xiàn)場工程地質(zhì)勘察結(jié)果，建立壩肩邊坡的二維數(shù)值計(jì)算模型；

步驟二：隨機(jī)結(jié)構(gòu)面特征參數(shù)獲取及模擬過程，通過調(diào)查獲取確定性結(jié)構(gòu)面的傾向、傾角的信息，再對確定性結(jié)構(gòu)面通過內(nèi)聚理論進(jìn)行分組，確定每組的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，代入分析計(jì)算公式，解析出概率密度分布函數(shù)統(tǒng)計(jì)參數(shù)特征值；再根據(jù)結(jié)構(gòu)面分布統(tǒng)計(jì)體的密度，模擬出結(jié)構(gòu)面數(shù)量N，運(yùn)用概率分布密度函數(shù)模擬出隨機(jī)結(jié)構(gòu)面的統(tǒng)計(jì)參數(shù)特征值，輸入U(xiǎn)DEC程序中，生成隨機(jī)分布結(jié)構(gòu)面；

步驟三：在UDEC程序中將調(diào)查獲得的陡緩傾角組合長大裂隙數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入離散元模型，輸入巖體力學(xué)參數(shù)和結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù)，計(jì)算碎裂邊坡穩(wěn)定性；

步驟四：在UDEC程序中模擬分析天然條件下邊坡變形特征，包括位移場和塑性區(qū)變化情況，同時(shí)分析邊坡失穩(wěn)破壞模式。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受陡緩傾角控制的碎裂松動(dòng)巖體邊坡穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：所述步驟二具體如下：

(1)巖體結(jié)構(gòu)面模擬過程中，采用Beacher圓盤模型，通過圓盤中心的空間坐標(biāo)(x₀，y₀，z₀)來確定結(jié)構(gòu)面的位置，及圓盤與直角坐標(biāo)系的夾角α，β來確定結(jié)構(gòu)面傾向傾角，圓盤半徑r用于確定結(jié)構(gòu)面的大小，巖體結(jié)構(gòu)面模型按照如下表達(dá)式計(jì)算：

A(x-x₀)+B(y-y₀)+c(z-z₀)＝0 (式1)

(x-x₀)²+(y-y₀)²+(z-z₀)²r (式2)

式中：A＝sinαsinβ；B＝sinαcosβ；C＝cosα；

(2)隨機(jī)結(jié)構(gòu)面模擬過程中，首先選取確定性結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)參數(shù)特征值中的最大和最小值，生成平均密度分布函數(shù)，然后加入Monte Carlo隨機(jī)數(shù)，生成隨機(jī)結(jié)構(gòu)面空間產(chǎn)狀，具體如下：

令F(θ)＝μ，取反函數(shù)，解方程得到：

θ′＝(θ_max-θ_min)μ+θ_min，0≤θ≤π (式5)

式中：θ′、為隨機(jī)結(jié)構(gòu)面空間產(chǎn)狀特征值，μ、v為(0，1)范圍內(nèi)Monte Carlo隨機(jī)數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受陡緩傾角控制的碎裂松動(dòng)巖體邊坡穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：所述步驟三具體如下：

(1)導(dǎo)入陡-緩傾角組合長大裂隙坐標(biāo)信息(x_i，y_i)及傾向、傾角，將陡-緩傾角組合長大裂隙結(jié)構(gòu)面設(shè)置弱接觸；

(2)Crack添加節(jié)理，將隨機(jī)分布模型所得隨機(jī)結(jié)構(gòu)面空間產(chǎn)狀特征值θ′、等分布特征參數(shù)輸入；

(3)輸入巖體力學(xué)參數(shù)γ，C，及長大裂隙、結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù)C，Kn，Ks。

(4)設(shè)定塊體位移監(jiān)測，使用“cell-space detection”模式跟蹤位移及下落塊體的潛在接觸情況。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受陡緩傾角控制的碎裂松動(dòng)巖體邊坡穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：所述步驟四具體如下：

(1)模型計(jì)算采用彈塑性模型，屈服條件遵循莫爾—庫倫準(zhǔn)則；力學(xué)邊界通過固定邊界的形式進(jìn)行約束，即采用約束速度的方式，分別將模型底部豎直方向(Y方向，yvel＝0)、兩側(cè)水平方向(X方向，xvel＝0)的速度設(shè)置為零；

(2)utility訪問不同變量，監(jiān)測即將運(yùn)動(dòng)的塊體垂直和水平位移；設(shè)置重力9.81；run-solve自動(dòng)檢測平衡；Slove工具實(shí)現(xiàn)巖體穩(wěn)定性評價(jià)計(jì)算；

(3)計(jì)算達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，得到巖體周邊的位移及塑性區(qū)變化情況，通過不同時(shí)間步位移云圖及塑性區(qū)云圖分析邊坡失穩(wěn)模式。