申请/专利权人：中国科学院武汉岩土力学研究所

申请日：2021-07-29

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN113591191B

主分类号：G06F30/13

分类号：G06F30/13;G06F30/23;G06F111/10;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2021.11.19#实质审查的生效;2021.11.02#公开

摘要：本发明属于岩土体边坡稳定性分析技术领域，公开了一种基于整体下滑方向的二维边坡稳定矢量和分析方法及系统，计算二维边坡应力分布情况、获取边坡体关键信息、计算求解边坡潜在滑体整体下滑方向、计算作用于潜在滑移面的边坡体下滑力、计算边坡潜在滑移面提供的抗滑力、计算边坡的整体稳定性安全系数。本发明无需大量假设，而是依据边坡体实际状态，通过理论逐步严密推导得到边坡体下滑方向，推导过程严密，不存在人为假设；适用于各种不同类型二维边坡的稳定性分析，无需对边坡体进行强度折减的反复计算，避免了采用有限元强度折减法计算边坡稳定的争议；适用于计算机编程，计算过程简洁清晰，便于有关人员理解和掌握。

主权项：1.一种基于整体下滑方向的二维边坡稳定矢量和分析方法，其特征在于，所述基于整体下滑方向的二维边坡稳定矢量和分析方法包括：步骤一，计算二维边坡应力分布情况：根据需要分析的二维边坡基本信息，建立数值分析模型，通过有限元数值分析方法计算求解二维边坡的真实应力分布状态；所述二维边坡基本信息包括边坡几何信息；步骤二，获取边坡体关键信息：基于待分析二维边坡的具体情况和所建立的数值分析模型获取边坡体关键信息；步骤三，计算求解边坡潜在滑体整体下滑方向：根据最小势能原理确定边坡潜在滑体整体下滑方向；步骤四，计算作用于潜在滑移面的边坡体下滑力：基于矢量和法，定义作用于潜在滑体下滑力为边坡潜在滑移面微元体下滑力在整体下滑方向上投影的代数和；步骤五，计算边坡潜在滑移面提供的抗滑力：基于矢量和法，定义边坡潜在滑移面提供的抗滑力为边坡潜在滑移面各点处抗滑力在整体下滑方向上投影的代数和；步骤六，计算边坡的整体稳定性安全系数：根据作用于潜在滑移面的边坡体下滑力和边坡潜在滑移面提供的抗滑力计算边坡的整体稳定性安全系数；所述步骤三中，根据最小势能原理，二维边坡潜在滑体总势能泛函最小时，边坡潜在滑体总势能的一阶变分为零，结合高斯公式可推导得到二维边坡整体下滑方向计算公式 其中，θ表示二维边坡整体下滑方向角，为边坡潜在滑体整体滑动趋势方向与水平方向的夹角；l表示二维边坡潜在滑移面；nx和ny分别表示潜在滑移面微元体外法线单位方向的水平和竖直分量，大小等于法线单位方向分别与水平和竖直方向夹角的余弦值；σMx和σMy分别为计算获得的潜在滑移面微元处应力张量在外法线方向合力的水平方向与竖直方向分量；使用推导得到的公式计算二维边坡潜在滑体的整体下滑方向；所述步骤四中，边坡体下滑力由边坡所受外部荷载及自重引起，从微观角度看，在潜在滑移面的微元Δli，由潜在滑移面该处的下滑法向力σn和下滑切向力στ引起，通过积分计算作用于潜在滑移面的边坡体下滑力TT＝∫lσn+στdl·d其中，d为边坡整体下滑方向，其与水平方向夹角即为整体下滑方向角θ；所述步骤五中，边坡抗滑力在潜在滑移面的微元Δli，由潜在滑移面该处的极限抗滑法向力σ′nc和极限抗滑切向力σ′τc引起；极限抗滑法向力和极限抗滑切向力为二维边坡处于极限状态时，滑移面上各点的最大法向力和最大切向力，根据摩尔-库伦强度准则，计算极限抗滑切向力的大小 其中，c和φ分别为边坡体滑移面微元处边坡材料的黏聚力和内摩擦角；计算极限抗滑法向力大小，计算公式如下：||σ′nc||＝||σn||通过积分可计算作用于潜在滑移面的边坡体抗滑力R 所述步骤六中，边坡整体稳定性安全系数等于边坡潜在滑移面提供的抗滑力与作用于潜在滑移面的边坡体下滑力的比值，边坡体整体稳定性安全系数Ff计算公式如下：

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国科学院武汉岩土力学研究所 基于整体下滑方向的二维边坡稳定矢量和分析方法及系统

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