[發明專利]一種受陡緩傾角控制的碎裂松動巖體邊坡穩定性分析方法

有效

• 申請號: 202111662044.7
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114297864B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 湛正剛;吳述彧;胡大儒;李鵬飛
• 申請（專利權）人: 中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司
• 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: 北京聯創佳為專利事務所(普通合伙) 11362
• 代理人: 韓煒

本發明公開了一種受陡緩傾角控制的碎裂松動巖體邊坡穩定性分析方法，其特征在于：收集研究區巖體結構發育特征，建立壩肩邊坡的二維數值計算模型；隨機結構面特征參數獲取及模擬過程，在UDEC程序中將調查獲得的陡緩傾角組合長大裂隙數據信息導入離散元模型，輸入巖體力學參數和結構面強度參數，計算碎裂邊坡穩定性；模擬分析天然條件下邊坡變形特征，同時分析邊坡失穩破壞模式。與傳統的構建方式對比，基于UDEC軟件充分考慮巖體結構特征以及陡緩傾角對邊坡的影響的數值計算結果同實際更加的契合、精準，可以很好的模擬節理化巖體、碎裂結構巖質邊坡的變形和破壞過程分析。

技術領域

本發明涉及一種受陡緩傾角控制的碎裂松動巖體邊坡穩定性分析方法，屬于巖土工程及地質災害監測預警領域。

背景技術

碎裂松動巖體的穩定性研究對水工建筑布置具有顯著影響，是擬建水電站的主要工程地質問題之一，也是建壩適宜性評價的主要內容之一。對碎裂松動巖體邊坡穩定性分析的目前主要的思路如下：基于現場調查與室內分析獲取的工程地質結構模型，以剛體極限平衡法、離散單元法和有限差分法為主要理論支撐、數值模擬為主要分析手段，通過建立工程地質計算模型和數值分析概念模型，進行邊坡穩定性計算與分析。具體步驟為：(1)通過野外對邊坡地形地貌、巖體結構與變形破壞現象的調查與分析，判斷邊坡可能的變形破壞模式，并對邊坡穩定性進行定性評價；(2)對邊坡可能存在的大型塊體失穩進行分析，并通過剛體極限平衡分析法對其穩定性進行評價；(3)借助通用離散單元法程序UDEC，對壩肩邊坡的未來演化發展開展數值模擬，通過對不同迭代時步下斜坡的位移云圖、位移矢量圖、變形速度矢量圖等計算結果進行對比分析，確定壩肩邊坡巖體未來的變形破壞模式與主要變形破壞范圍；(4)基于有限差分法，對邊坡概念模型進行應力、應變特征的變形穩定性計算與分析，確定邊坡演化發展與工程巖體開挖過程中的變形破壞模式，并確定潛在滑動面。

UDEC(Universal Distinct Element Code)是一款基于離散單元法理論的計算分析程序，源于對拉格朗日求解模式FLAC方法的完美沿承，UDEC必然具備連續介質力學范疇內的普遍性分析能力，而離散單元法的核心思想更是賦予UDEC在處理非連續介質環節上的本質優勢，特別適合于固體介質在荷載(力荷載、流體、溫度等)作用下靜、動態響應問題的分析，如介質運動、大變形、或破壞行為甚至是破壞過程研究。

UDEC已經在工程，咨詢，教學和研究中應用了近二十年，利用顯式解題方案為巖土工程提供精確有效的分析，顯式解題方案為不穩定物理過程提供穩定解，并可以模擬對象的破壞過程，該軟件特別適合于模擬節理巖石系統或者不連續塊體集合體系在靜力或動力荷載條件下的響應。UDEC軟件的設計思想是解決一系列的工程問題，例如，礦山、核廢料處理、能源、壩體穩定、節理巖石地基、地震、地下結構等問題的研究。

UDEC在巖土工程應用中，基本涵蓋FLAC程序全部應用行業，但本質上較之FLAC更有解決優勢。主要集中在介質的變形、漸進破壞問題上，例如大型高邊坡穩定變形機理、深埋地下工程圍巖破壞、礦山崩落開采等。伴隨分析功能的逐漸豐富，UDEC更是成為復雜行業問題研究的首選工具，如巖體結構滲透特征(裂隙流)、動力穩定性、爆破作用下介質破裂擴展、沖擊地壓、巖體強度尺寸/時間效應和多場耦合(水—溫度—力耦合)等問題。

道路、橋梁、水電站等工程建設過程中，經常出現巖質邊坡，巖質邊坡通常具有獨特的非連續性、各向異性和非均質性等特性。巖質邊坡區別于常見的土質邊坡，其通常以結構面間的剪切破壞為主，破壞主要由于外荷載、滲流等因素的疊加作用在軟弱節理間率先失效，但由于其在空間的獨特分布規律，導致巖質邊坡失穩破壞模式多樣。對于普通裂隙巖體而言，無法針對每一條結構面進行精準的量測，因此，一種準確反映諸多無序結構面在坡體結構中的空間分布規律的模型提出顯得尤為重要。