一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法及系统技术方案

本公开提供了一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法及系统，属于边坡稳定性评价技术领域，包括获取待预测的边坡参数，并构建边坡模型，定义粘聚力和内摩擦角的折减系数，并计算综合安全系数；根据土体软化过程，推导粘聚力和内摩擦角折减系数之间的映射关系，先将边坡模型整体折减，得到边坡的塑性区范围；提取土体单元，将提取的土体单元按照折减系数间的映射关系对粘聚力和内摩擦角进行迭代折减，实现考虑局部劣化的综合系数边坡稳定性的折减计算。折减计算。折减计算。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法及系统


[0001]本公开涉及边坡稳定性评价
，具体涉及一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]边坡稳定性是指边坡岩、土体在一定坡高和坡角条件下的稳定程度。自然边坡或者人工边坡都应该具备保持安全稳定的条件和能力，这两类边坡的岩土体在各种内外因素作用下逐渐发生化，坡体应力状态也随之改变，当滑动力或者倾覆力达以至超过抗滑力或者抗倾覆力而失去平衡时，即出现变破坏，造成灾害或威胁建筑物安全，所以对于评估边坡稳定性非常的重要。
[0004]强度折减法由于不仅能得到边坡稳定性的安全系数，并且还能得到潜在的滑裂面，所以在边坡稳定性分析中被广泛使用，但是传统强度折减法不考虑边坡破坏过程中粘聚力和内摩擦角衰减速度的差异问题，现有的多安全系数虽然体现了粘聚力和内摩擦角安全储备的不同，但是其强度参数折减过程未考虑土体劣化的过程，在折减比的确定上具有一定局限性与盲目性，在此基础上得到的安全储备难有说服力，且在衡量安全性时，缺乏唯一指标，或仅以算数平均出力为单一系数；此外，传统的强度折减法在计算时将整体边坡进行强度折减，而实际上，边坡失稳通常是由于滑动带局部的土体强度参数受到弱化或者外荷载出现变化引起的，强度弱化的土体基本只存在与局部区域，如果对全部单元进行强度折减，理论上会得出偏大于实际的位移，不能准确地反映边坡失稳时的局部劣化情况与真实变形。
专利技术内容
[0005]本公开为了解决上述问题，提出了一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法及系统，采用考虑局部劣化的综合系数边坡强度折减法，从土体劣化过程角度出发，对边坡潜在滑裂带进行局部强度折减，确定综合安全系数，准确地反映边坡失稳时的局部劣化情况与真实变形。
[0006]根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
[0007]一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法，包括：
[0008]获取待预测的边坡参数，并构建边坡模型；测量获取土体粘聚力以及内摩擦角数据；
[0009]定义粘聚力和内摩擦角的折减系数，并计算综合安全系数；
[0010]根据土体软化过程，推导粘聚力和内摩擦角折减系数之间的映射关系；
[0011]计算时，先将边坡模型整体折减，得到边坡的塑性区范围；提取土体单元，求解自重应力，将提取的土体单元按照折减系数间的映射关系对粘聚力和内摩擦角进行迭代折
减，实现考虑局部劣化的综合系数边坡稳定性的折减计算。
[0012]根据另一些实施例，本公开还采用如下技术方案：
[0013]一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析系统，包括：
[0014]数据处理中心，用于获取待预测的边坡参数，并构建边坡模型；测量获取土体粘聚力以及内摩擦角数据；
[0015]模型计算模块，用于定义粘聚力和内摩擦角的折减系数，并计算综合安全系数；
[0016]数据分析模块，用于根据土体软化过程，推导粘聚力和内摩擦角折减系数之间的映射关系；
[0017]所述模型计算模块在计算时，先将边坡模型整体折减，得到边坡的塑性区范围；提取土体单元，求解自重应力，将提取的土体单元按照折减系数间的映射关系对粘聚力和内摩擦角进行迭代折减，实现考虑局部劣化的综合系数边坡稳定性的折减计算。
[0018]与现有技术相比，本公开的有益效果为：
[0019]本公开提出获取折减参数之间的映射关系，体现了强度参数折减与土体性质劣化之间的联系，保证边坡达到极限平衡时的强度参数位于初始强度参数与残余强度参数决定的拟合直线上，即极限平衡状态时对应的强度参数在边皮土体弱化路径上，克服了传统强度折减法无法考虑土体劣化过程的缺点和当前多安全系数折减比确定上的盲目性，采用局部折减方法，克服了传统强度折减法计算位移偏大的问题，本公开的局部强度折减法分析与得到的边坡综合安全系数更加符合土体实际劣化的规律。
附图说明
[0020]构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
[0021]图1是本公开的土体的应变软化曲线示意图；
[0022]图2是本公开的强度参数在衰减过程中的变化示意图；
[0023]图3是本公开的边坡模型示意图；
[0024]图4是本公开的安全系数随折减比变化的示意图；
[0025]图5是本公开的不同强度参数折减比λ下的潜在滑动面形状示意图；
[0026]图6是本公开的整体折减后的滑裂带单元示意图；
[0027]图7是本公开表示的传统全单元强度折减法得到的滑裂带示意图；
[0028]图8是本公开表示的自定义局部强度折减法得到的滑裂带示意图；
具体实施方式：
[0029]下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
[0030]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0031]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包
括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0032]实施例1
[0033]本公开的一种实施例中提供了一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法，包括：
[0034]步骤1：获取待预测的边坡参数，并构建边坡模型；测量获取土体粘聚力以及内摩擦角数据；
[0035]步骤2：定义粘聚力和内摩擦角的折减系数，并计算综合安全系数；
[0036]步骤3：根据土体软化过程，推到粘聚力和内摩擦角折减系数之间的映射关系；
[0037]步骤4：计算时，先将边坡模型整体折减，得到边坡的塑性区范围；提取土体单元，求解自重应力，将提取的土体单元按照折减系数间的映射关系对粘聚力和内摩擦角进行迭代折减，实现考虑局部劣化的综合系数边坡稳定性的折减计算。
[0038]获取待分析的边坡各种参数数据，并构建边坡模型，测量测量获取土体粘聚力以及内摩擦角数据并作为初始值。
[0039]定义粘聚力和内摩擦角的折减系数，并计算综合安全系数；具体的定义SRF
c
'与分别为粘聚力与内摩擦角的折减系数。
[0040]SRF
c
'与分别为粘聚力与内摩擦角的折减系数，存在：
[0041][0042]其中，c0、分别为粘聚力和内摩擦角初始值；c'、分别为粘聚力、内摩擦角的折减残余余值。
[0043]当c'、达到极限平衡状态时的值c
l
、时，定义S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法，其特征在于，包括：获取待预测的边坡参数，并构建边坡模型；测量获取土体粘聚力以及内摩擦角数据；定义粘聚力和内摩擦角的折减系数，并计算综合安全系数；根据土体软化过程，推导粘聚力和内摩擦角折减系数之间的映射关系；计算时，先将边坡模型整体折减，得到边坡的塑性区范围；提取土体单元，求解自重应力，将提取的土体单元按照折减系数间的映射关系对粘聚力和内摩擦角进行迭代折减，实现考虑局部劣化的综合系数边坡稳定性的折减计算。2.如权利要求1所述的一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法，其特征在于，定义SRF
c
'与分别为粘聚力与内摩擦角的折减系数。3.如权利要求1所述的一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法，其特征在于，SRF
c
'与分别为粘聚力与内摩擦角的折减系数，存在：其中，c0、分别为粘聚力和内摩擦角初始值；c'、分别为粘聚力、内摩擦角的折减残余余值。4.如权利要求3所述的一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法，其特征在于，当c'、达到极限平衡状态时的值c
l
、时，定义SRF
c
和为边坡极限平衡时的双综合安全系数，折减比λ为:5.如权利要求1所述的一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法，其特征在于，滑动面的抗滑力由土体本身提供的抗滑力和外部加固作用构成，边坡土体强度参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华恺，菅明健，杜宝帅，李晓宇，刘文，刘爽，姜波，张广成，邓化凌，宗立君，郝亚楠，索帅，陈阳，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：