[發明專利]非飽和土邊坡地震穩定性水平片分法分析模型構建方法

在審

• 申請號: 202210686585.1
• 申請日: 2022-06-17
• 公開（公告）號: CN115618552A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 王龍;胡偉;徐美娟;劉文化;李吳剛;姜林辰
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/10;G06F119/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 劉紅陽

1.一種非飽和土邊坡地震穩定性水平片分法分析模型構建方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1改進片分法：首先建立極坐標系，以滑坡體對應的極角為對象，將對數螺旋滑動面進行離散化處理，均等地劃分為若干份，得到離散點極角和極徑表達式；其次以滑動面離散點為基準將滑動土體離散為若干個水平分布的單元土層，得到單元土層上下表面的面積，將離散的單元土層近似視為梯形，計算其體積；

S2計算滑坡體重力所做外功率，忽略單元土層內土體重度局部非線性變化的特點，將其視為定值并以土層形心處的數值表示，單元土層重力所做外功率可表示為單元土層重力與其形心處重力方向速度的乘積，單元土層重力可表示為其體積與其形心處對應重度的乘積；

S3累加所有單元土層土體重力所做外功率，得到滑動土體重力所做外功率W_γ′；

S4計算滑坡體地震慣性力所做外功率，滑坡體地震慣性力所做外功率包括水平地震力所做外功率和豎向地震力所做外功率，采用與步驟S2相同的方法分別求得水平地震力所做外功率W_s^ah和豎向地震力所做外功率W_s^av；

S5計算滑坡體阻尼力總的耗散率，滑坡體阻尼力總的耗散率包括水平地震波傳播過程中阻尼力的能量耗散率和豎向地震波傳播過程中阻尼力的能量耗散率，采用與步驟S2相同的方法求得水平地震波傳播過程中阻尼力的能量耗散率和豎向地震波傳播過程中阻尼力的能量耗散率

S6計算非飽和土表觀粘聚力引起的能量耗散率D_c，表示為微元速度不連續面的面積與其對應的毛細粘聚力和切向速度分量的乘積，并在整個速度不連續面上積分得到；

S7計算單根預應力錨索錨固力的能量耗散率D_T，累加得到所有錨索引起的能量耗散率；

S8據容重增加原理得到土邊坡動安全系數FOS表達式，可表示為滑坡體內部能量耗散率與外力功率之比FOS計算公式如下：

S9基于枚舉法搜索邊坡最小動安全系數，并給出其相應的臨界滑動面。

2.根據權利要求1所述的非飽和土邊坡地震穩定性水平片分法分析模型構建方法，其特征在于，步驟S1中，單元土層的體積S_i計算公式為(取縱向寬度1延米計算)：

上式中：

l_m′n′＝r_n′cosθ_n′-r_hcosθ_h-(r_hsinθ_h-r_n′sinθ_n′)cotβ

l_mn＝r_ncosθ_n-r_hcosθ_h-(r_hsinθ_h-r_nsinθ_n)cotβ

r_n′＝r₀exp(iΔθ)

θ_n′＝θ₀+iΔθ

r_n＝r₀exp[(i-1)Δθ]

θ_n＝θ₀+(i-1)×Δθ

上式中：

式中：m為滑動面離散點數；θ₀和θ_h為滑坡體潛在滑動面對應的初始和結束極角；β為坡面傾角；r₀和r_h為滑坡體潛在滑動面對應的初始和結束極徑；θ_n和θ_n'為單元土層上下離散點對應的極角；r_n和r_n'為對應的極徑；l_mn和l_m'n'為單元土層上下表面積。