[發明專利]坡頂載荷作用下反傾巖質邊坡穩定性預測方法及系統

在審

• 申請號: 202310373507.0
• 申請日: 2023-04-10
• 公開（公告）號: CN116522440A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 程浩;宋勇軍;韓林源
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

本發明提供坡頂載荷作用下反傾巖質邊坡穩定性預測方法及系統，提出了符合實際情況的邊坡傾倒破壞面確定準則，通過反傾巖質邊坡的幾何邊界條件和巖體力學參數進行穩定性評價，能夠快速準確確定破壞面和邊坡穩定性。坡頂載荷作用下反傾巖質邊坡穩定性預測方法包括：步驟1：基于反傾巖質邊坡的幾何參數和巖體力學參數構建二維反傾巖質邊坡分析模型；步驟2：對二維反傾巖質邊坡分析模型，基于邊坡傾倒破壞面確定準則確定反傾巖質邊坡傾倒破壞的破壞面；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系式，確定巖層間受力情況；步驟4：根據巖層間受力情況，判斷坡頂載荷作用下反傾巖質邊坡穩定性。

技術領域

本發明屬于地質災害防控技術領域，具體涉及坡頂載荷作用下反傾巖質邊坡穩定性預測方法及系統。

背景技術

隨著高速公路、水力水電以及其他基礎設施的建設，導致人為揭露和擾動了大量的天然邊坡，滑坡災害頻發，其中反傾巖質邊坡的傾倒破壞是一種典型的邊坡破壞模式，評價反傾巖質邊坡在受到坡頂載荷工況下的穩定性至關重要。

反傾巖質邊坡的特點是存在一組或多組與邊坡走向一致、傾向相反的層理或頁理，破壞過程非線性大變形特點突出，難以用有限元方法進行穩定性分析。目前，反傾巖質邊坡的穩定性的評價方法主要是極限平衡法，從上到下對巖塊間作用力進行逐步分析，但該方法存在一些局限性，假設巖層底部是完全貫通的直線，且不考慮巖層間粘聚力和坡頂載荷的影響，與實際情況不符，同時巖層的抗拉強度是傾倒破壞的決定性因素之一，但極限平衡法進行分析并沒有考慮在內。此外，在坡頂載荷下，現有方法大多數假設破壞面經過坡腳，并且與層面法線呈一定夾角，實際破壞面多呈現出曲折面，并且破壞面不一定經過坡腳，該假設明顯不符合實際情況。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了坡頂載荷作用下反傾巖質邊坡穩定性預測方法及系統，提出了符合實際情況的邊坡傾倒破壞面確定準則，通過反傾巖質邊坡的幾何邊界條件和巖體力學參數進行穩定性評價，能夠快速準確確定破壞面和邊坡穩定性。

方法

本發明提供的坡頂載荷作用下反傾巖質邊坡穩定性預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：基于反傾巖質邊坡的幾何參數和巖體力學參數構建二維反傾巖質邊坡分析模型；

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

1)隨著坡頂載荷加載范圍增加，破壞區域增加；

2)初始破壞豎直向下，到達節理時產生垂直節理方向破壞；

3)到達最大基準面后，沿著最大基準面破壞；

4)坡頂載荷加載范圍的右側做垂線與垂直層理的直線相交點為破壞面的轉折點；

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；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邊坡坡頂載荷下的加載范圍；

第一周期：與準則1)、2)、4)對應；加載范圍最右端點在巖塊前半部分，豎直向下與垂直層理的基準面相交，形成破壞面；但隨著加載范圍的增加，發生傾倒破壞的坡體應增加，單純按準則2)劃分破壞面將使得滑坡體積變小，應該同時遵循準則1)，所以初始破壞豎直向下的線應該與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：與準則1)、2)、4)對應；當坡頂載荷加載范圍落在巖層的后半部分時，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，與垂直層理的基準面相交形成破壞面，由此劃分了第二周期；