[發(fā)明專利]坡頂載荷作用下反傾巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性預(yù)測方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310373507.0
• 申請日: 2023-04-10
• 公開（公告）號: CN116522440A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程浩;宋勇軍;韓林源
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

1.坡頂載荷作用下反傾巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：基于反傾巖質(zhì)邊坡的幾何參數(shù)和巖體力學(xué)參數(shù)構(gòu)建二維反傾巖質(zhì)邊坡分析模型；

步驟2：對二維反傾巖質(zhì)邊坡分析模型，基于邊坡傾倒破壞面確定準(zhǔn)則確定反傾巖質(zhì)邊坡傾倒破壞的破壞面；邊坡傾倒破壞面確定準(zhǔn)則為：

1)隨著坡頂載荷加載范圍增加，破壞區(qū)域增加；

2)初始破壞豎直向下，到達(dá)節(jié)理時(shí)產(chǎn)生垂直節(jié)理方向破壞；

3)到達(dá)最大基準(zhǔn)面后，沿著最大基準(zhǔn)面破壞；

4)坡頂載荷加載范圍的右側(cè)做垂線與垂直層理的直線相交點(diǎn)為破壞面的轉(zhuǎn)折點(diǎn)；

5)超過最大加載長度后，破壞模式固定，破壞面不變；

不同坡頂載荷加載范圍劃分的破壞面不一樣，大體上分為三個(gè)破壞周期，第一周期和第二周期間隔分布，第三周期最后出現(xiàn)；并且，劃分遵循坡頂載荷加載范圍越大滑坡體積越大原則；坡頂載荷加載范圍為反傾巖質(zhì)邊坡坡頂載荷下的加載范圍；

第一周期：與準(zhǔn)則1)、2)、4)對應(yīng)；加載范圍最右端點(diǎn)在巖塊前半部分，豎直向下與垂直層理的基準(zhǔn)面相交，形成破壞面；但隨著加載范圍的增加，發(fā)生傾倒破壞的坡體應(yīng)增加，單純按準(zhǔn)則2)劃分破壞面將使得滑坡體積變小，應(yīng)該同時(shí)遵循準(zhǔn)則1)，所以初始破壞豎直向下的線應(yīng)該與n-1巖層的下表面相交，由此劃分為第一破壞周期；

第二周期：與準(zhǔn)則1)、2)、4)對應(yīng)；當(dāng)坡頂載荷加載范圍落在巖層的后半部分時(shí)，坡頂載荷加載范圍增加，初始破壞豎直向下直接與巖層n的下表面相交，與垂直層理的基準(zhǔn)面相交形成破壞面，由此劃分了第二周期；

第三周期：與準(zhǔn)則1)、3)、5)對應(yīng)；當(dāng)坡頂載荷加載范圍足夠大時(shí)，初始破壞位置豎直向下總能與最大基準(zhǔn)面相交，最大基準(zhǔn)面是經(jīng)過邊坡坡角與層理垂直的直線，該范圍劃分為第三周期；當(dāng)初始破壞位置豎直向下總能與最大基準(zhǔn)面相交時(shí)，就是第三周期劃分范圍的起點(diǎn)，而其終點(diǎn)就是最大基準(zhǔn)面與坡頂?shù)慕稽c(diǎn)；當(dāng)坡頂載荷加載范圍超過最大基準(zhǔn)面與坡頂?shù)慕稽c(diǎn)時(shí)，破壞模式固定不變，總沿著最大基準(zhǔn)面破壞；

破壞面與邊坡地表共同形成滑體區(qū)域，基于破壞面對該滑坡體區(qū)域中各巖層進(jìn)行分割，離散出相應(yīng)的巖塊；

步驟3：基于巖塊的尺寸及受力情況建立巖層間法向力的關(guān)系式，確定巖層間受力情況；

步驟4：根據(jù)巖層間受力情況，判斷坡頂載荷作用下反傾巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坡頂載荷作用下反傾巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性預(yù)測方法，其特征在于：

其中，在步驟1中，反傾巖質(zhì)邊坡的幾何參數(shù)和巖體力學(xué)參數(shù)包括：反傾巖質(zhì)邊坡的坡高H、坡角β，巖層厚度d和巖層傾角α，層理或結(jié)構(gòu)面的粘聚力c₁和內(nèi)摩擦角巖體的粘聚力c₂、內(nèi)摩擦角和抗拉強(qiáng)度σ_t，坡頂載荷的長度L和載荷大小F。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坡頂載荷作用下反傾巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性預(yù)測方法，其特征在于：

其中，在步驟2中，對于各周期，當(dāng)基于準(zhǔn)則2或準(zhǔn)則3進(jìn)行劃分出現(xiàn)與準(zhǔn)則1)相沖突的特殊情況，則破壞點(diǎn)豎直向下時(shí)應(yīng)該延伸到下一個(gè)巖層層理，而不是本巖層層理。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的坡頂載荷作用下反傾巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性預(yù)測方法，其特征在于：

其中，在步驟2中，確定好滑體區(qū)域之后，將巖塊由左及右進(jìn)行編號，設(shè)發(fā)生傾倒破壞巖塊中最右側(cè)巖塊編號為n，最左側(cè)巖塊編號為1，當(dāng)加載范圍的右端點(diǎn)落在第n+1個(gè)巖塊時(shí)，將該切割的小部分巖塊合并到第n個(gè)巖塊中。