一种台阶稳定性分析方法及系统技术方案

本申请公开了一种台阶稳定性分析方法及系统，用以在台阶稳定性分析过程中，综合考虑张拉和剪切因素对于台阶稳定性的影响，提升台阶稳定性分析结果的准确性。所述方法包括：当台阶出现张拉裂缝时，获取张拉裂缝对应的参数；根据张拉裂缝对应的参数确定由剪切破坏所形成的破坏机构的方程；根据所述张拉裂缝的参数和所述由剪切破坏所形成的破坏机构的方程确定破坏机构的模型；根据破坏机构的模型对台阶的稳定性进行分析，以确定台阶稳定系数最小值及对应的滑面。采用本申请所提供的方案，由于破坏机构的模型综合考虑了张拉和剪切因素对于台阶稳定性的影响，因此，使得分析结果更加准确。加准确。加准确。

【技术实现步骤摘要】
一种台阶稳定性分析方法及系统


[0001]本申请涉及露天开采
，特别涉及一种台阶稳定性分析方法及系统。

技术介绍

[0002]随着我国露天煤矿产能与数量的不断增加，相应的台阶稳定性问题日益凸显。尤其对于存在时间较长，台阶顶部岩体风化、破碎严重的高台阶，其片帮灾害频繁发生，严重影响露天煤矿安全生产及经济效益。众多学者从现代数学、理论力学、计算机科学等多角度探究高台阶片帮形成机理及稳定性分析方法，取得了丰硕的科研成果。但其存在的弊端也是显而易见的。
[0003]在现有技术中，台阶稳定性分析的方案大部分只考虑剪切破坏的影响，对于张拉破坏未进行有效考虑，然而工程实践表明，高台阶片帮发生前会在坡顶出现垂直张拉裂缝，即高台阶片帮破坏模式应是以张拉—剪切共同构成的组合破坏，不考虑张拉破坏的稳定性分析结果是不准确的，这也是导致片帮灾害频繁发生的重要原因，由于张拉破坏与剪切破坏力学形成机制具有明显差异，探究一种综合考虑从张拉到剪切的渐进破坏特征的台阶稳定性分析方法，对于防止片帮灾害发生及降低片帮灾害损失具有重要意义。
[0004]因此，如何提供一种台阶稳定性分析方法，在台阶稳定性分析过程中，综合考虑张拉和剪切因素对于台阶稳定性的影响，提升台阶稳定性分析结果的准确性，是一亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种台阶稳定性分析方法及系统，用以在台阶稳定性分析过程中，综合考虑张拉和剪切因素对于台阶稳定性的影响，提升台阶稳定性分析结果的准确性。
[0006]本申请提供一种台阶稳定性分析方法，包括：
[0007]当台阶出现张拉裂缝时，获取张拉裂缝对应的参数；
[0008]根据张拉裂缝对应的参数确定由剪切破坏所形成的破坏机构的方程；
[0009]根据所述张拉裂缝的参数和所述由剪切破坏所形成的破坏机构的方程确定破坏机构的模型；
[0010]根据破坏机构的模型对台阶的稳定性进行分析，以确定台阶稳定系数最小值及对应的滑面。
[0011]本申请的有益效果在于：当台阶出现张拉裂缝时，获取张拉裂缝对应的参数；根据张拉裂缝对应的参数确定由剪切破坏所形成的破坏机构的方程；根据所述张拉裂缝的参数和所述由剪切破坏所形成的破坏机构的方程确定破坏机构的模型；根据破坏机构的模型对台阶的稳定性进行分析，以确定台阶稳定系数最小值及对应的滑面，由于破坏机构的模型综合考虑了张拉和剪切因素对于台阶稳定性的影响，因此，使得分析结果更加准确。
[0012]在一个实施例中，根据张拉裂缝对应的参数确定由剪切破坏所形成的破坏机构的方程，包括：
[0013]根据张拉裂缝的参数确定张拉裂缝的末端位置；
[0014]将所述张拉裂缝的末端位置作为所述剪切破坏曲线的起始位置确定由剪切破坏所形成的破坏机构的方程。
[0015]在一个实施例中，所述由剪切破坏所形成的破坏机构的方程如下：
[0016][0017]其中，r
i
为旋转中心至第i层岩体内对数螺旋线上任意点距离，单位为m；θ
i
为第i层岩体内对数螺旋线的旋转中心至该任意点的连线与水平方向的夹角；a
i
为第i层岩体内对数螺旋线方程中待定参数。
[0018]在一个实施例中，所述待定参数的确定方式如下：
[0019]确定张拉裂缝与对数螺旋线的交点的极坐标；
[0020]将所述张拉裂缝与对数螺旋线的交点的极坐标代入第一层岩体内对数螺旋线方程，以求得所述待定参数a
i
；
[0021]确定第一层岩体内对数螺旋线与第二层岩体内对数螺旋线的交点的极坐标；
[0022]将第i
‑
1层岩体内对数螺旋线与第i层岩体内对数螺旋线的交点的极坐标代入第i层岩体内对数螺旋线方程，以求得待定参数a
i
。
[0023]在一个实施例中，所述确定张拉裂缝与对数螺旋线的交点的极坐标，包括：
[0024]假设B'0位于第i层岩体内对数螺旋线上，其平面直角坐标为(x0+b，y0‑
h')，根据平面直角坐标与极坐标间转换关系，点B'0极坐标(r0，θ0)表示为：
[0025][0026]θ0＝arctan[(y0‑
h')
·
(x0+b)
‑1]。
[0027]在一个实施例中，根据破坏机构的模型对台阶的稳定性进行分析，包括：
[0028]根据破坏机构的模型确定破坏区域的外力功率；
[0029]根据破坏机构的模型以及破坏机构的黏聚力确定破坏区域的内能耗散率；
[0030]运用强度折减算法，结合所述破坏区域的外力功率以及破坏区域的内能耗散率计算台阶稳定系数。
[0031]在一个实施例中，根据破坏机构的模型确定破坏区域的外力功率，包括：
[0032]确定包含张拉裂缝的四边形区域对应的外力功率；
[0033]确定每一层岩体内不包含张拉裂缝曲边形对应的外力功率；
[0034]将四边形区域对应的外力功率和每一层岩体内不包含张拉裂缝曲边形对应的外力功率进行求和以得到破坏区域的外力功率。
[0035]在一个实施例中，所述确定包含张拉裂缝的四边形区域对应的外力功率，包括：
[0036]确定以下公式确定包含张拉裂缝的四边形区域对应的外力功率；
[0037][0038]其中，E0为包含张拉裂缝的四边形区域对应的外力功率；ω为四边形区域的角速度；dS为破坏区域内任意的面积微元，单位为m2；γ1为四边形区域内面积微元对应的岩体容重，单位为KN/m3。
[0039]在一个实施例中，所述确定每一层岩体内不包含张拉裂缝曲边形对应的外力功
率，包括：
[0040]根据以下公式确定每一层岩体内不包含张拉裂缝曲边形对应的外力功率；
[0041][0042]其中，E
′0为每一层岩体内不包含张拉裂缝曲边形对应的外力功率；g(y)为关于y的一次函数；f1(y)为第一层岩体内对数螺旋线平面直角坐标方程。
[0043]本申请还提供一种台阶稳定性分析系统，包括：
[0044]至少一个处理器；以及，
[0045]与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0046]所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行以实现上述任一实施例所记载的台阶稳定性分析方法。
[0047]本申请提供一种计算机存储介质，当存储介质中的指令由台阶稳定性分析系统对应的处理器执行时，使得台阶稳定性分析系统能够实现上述任意一项实施例所记载的台阶稳定性分析方法。
[0048]本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0049]下面通过附图和实施例，对本申请的技术方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种台阶稳定性分析方法，其特征在于，包括：当台阶出现张拉裂缝时，获取张拉裂缝对应的参数；根据张拉裂缝对应的参数确定由剪切破坏所形成的破坏机构的方程；根据所述张拉裂缝的参数和所述由剪切破坏所形成的破坏机构的方程确定破坏机构的模型；根据破坏机构的模型对台阶的稳定性进行分析，以确定台阶稳定系数最小值及对应的滑面。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据张拉裂缝对应的参数确定由剪切破坏所形成的破坏机构的方程，包括：根据张拉裂缝的参数确定张拉裂缝的末端位置；将所述张拉裂缝的末端位置作为所述剪切破坏曲线的起始位置确定由剪切破坏所形成的破坏机构的方程。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述由剪切破坏所形成的破坏机构的方程如下：其中，r
i
为旋转中心至第i层岩体内对数螺旋线上任意点距离，单位为m；θ
i
为第i层岩体内对数螺旋线的旋转中心至该任意点的连线与水平方向的夹角；a
i
为第i层岩体内对数螺旋线方程中待定参数。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述待定参数的确定方式如下：确定张拉裂缝与对数螺旋线的交点的极坐标；将所述张拉裂缝与对数螺旋线的交点的极坐标代入第一层岩体内对数螺旋线方程，以求得所述待定参数a
i
；确定第一层岩体内对数螺旋线与第二层岩体内对数螺旋线的交点的极坐标；将第i
‑
1层岩体内对数螺旋线与第i层岩体内对数螺旋线的交点的极坐标代入第i层岩体内对数螺旋线方程，以求得待定参数a
i
。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定张拉裂缝与对数螺旋线的交点的极坐标，包括：假设B'0位于第i层岩体内对数螺旋线上，其平面直角坐标为(x0+b，y0‑
h')，根据平面直角坐标与极坐标间转换关系，点B'0极坐标(r0，θ0)表示为：θ0...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐钟馗，周宇，王桂林，
申请(专利权)人：神华准格尔能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：