[發明專利]一種爆破開挖作用下含后緣裂隙巖質邊坡穩定性預測方法

在審

• 申請號: 202310049499.4
• 申請日: 2023-02-01
• 公開（公告）號: CN116127573A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 王建明;王歡;姚強;陳沖;崔新男;王懷遠;岳星彤;潘博
• 申請（專利權）人: 鞍鋼集團北京研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

1.一種爆破開挖作用下含后緣裂隙巖質邊坡穩定性預測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：地質模型概化，建立邊坡滑動力學模型；確定相關參數，所述相關參數包括后緣裂隙與水平方向的夾角α、下部裂隙與水平方向的夾角β、滑體重量W、滑體在平行于下部裂隙方向的力W_t、滑體在垂直于下部裂隙方向的力W_n、后緣裂隙的切向力W_τ、后緣裂隙的法向力W_σ、γ為巖體容重、V為滑體體積、T為開挖卸荷拉應力；

步驟2：開挖卸荷作用下后緣裂隙尖端應力強度因子求解；包括：

1)建立邊坡后緣裂隙擴展概化模型，確定相關參數，所述相關參數包括后緣裂隙未貫通巖體及其上部巖體的平均高度h、裂隙垂直高度z、滑體重心到裂隙尖端水平距離a、滑體重心到裂隙尖端垂直距離b、為滑體和卸荷拉應力對裂隙尖端產生的彎矩M；

2)求解拉應力強度因子、剪應力強度因子和彎矩在后緣裂隙尖端應力強度因子K_Ι1、K_Ι2和K_ΙΙ3；

3)求解開挖卸荷作用下后緣裂隙尖端I型應力強度因子和II型應力強度因子求解K_Ι卸和K_ΙΙ卸；

步驟3：求解爆破作用下后緣裂隙尖端I型應力強度因子和II型應力強度因子K_Ι動(t)和K_II動(t)；

步驟4：爆破開挖作用下后緣裂隙尖端應力強度因子求解；根據應力強度因子疊加原理，將步驟2和步驟3求解結果相加便可得爆破開挖作用下后緣裂隙尖端度因子；

步驟5：爆破開挖坡體后緣裂隙擴展長度計算；在滑體自重應力、爆破荷載和卸荷拉應力作用下，分支裂隙尖端的應力強度因子K_I(l)隨著裂隙長度增加而增加，當增加到K_I(l)＝K_ΙC時，分支裂隙不穩定擴展；隨著邊坡巖體內應力場的調整，當分支裂隙尖端的應力強度因子K_I(l)＜K_ΙC時，裂隙停止擴展；K_ΙC為巖體斷裂韌度，于是獲得分支裂隙擴展的長度為l；

步驟6：爆破開挖作用下含后緣裂隙邊坡安全系數推導；確定相關參數，所述相關參數包括巖體的粘聚力c和內摩擦角和已擴展裂隙面的粘聚力c_i和內摩擦角和下部裂隙面上的粘聚力c_j和內摩擦角和采用極限平衡原理計算滑體重量W沿滑面的力W_T和F_T，W_T為滑體重量W沿滑面和垂直滑面的分量，F_T為在自重力作用下滑面AD上的所能承受的最大剪切力，則考慮爆破開挖作用下裂隙擴展長度的的邊坡安全系數K的表達式為K＝F_T/W_T；當K＞1時，邊坡處于穩定狀態；當K＜1時，邊坡處于不穩定狀態；當K＝1時，邊坡處于極限平衡狀態。