基于有限元模型的边坡稳定性分析方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本申请公开了一种基于有限元模型的边坡稳定性分析方法、装置及电子设备，该方法包括：根据土体抗剪强度参数关系对有限元模型进行改进，得到改进有限元模型；根据改进有限元模型对初始强度折减系数进行寻优计算，得到边坡最小安全系数，基于边坡最小安全系数进行边坡稳定性分析。通过获取土体抗剪强度参数关系，建立土体抗剪强度参数与其他参数之间的联系，实现在数据处理的过程使用动态变化的土体抗剪强度参数，以提高有限元模型数据处理结果的准确性；另外，还通过强度折减系数对边坡稳定性进行分析，从而实现了数据化表示路基边坡稳定性分析结果，提高了路基边坡稳定性分析结果的可靠性。的可靠性。的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
基于有限元模型的边坡稳定性分析方法、装置及电子设备


[0001]本专利技术涉及岩土工程
，尤其涉及一种基于有限元模型的边坡稳定性分析方法、装置及电子设备。

技术介绍

[0002]在实际工程中，路基内部土体会同时经历干湿循环及上覆土体自重、路面荷载等竖向荷载的作用，上述因素会对土体的抗剪强度参数产生的影响，从而对路基边坡稳定性产生影响。因此在建立路基边坡有限元模型时需要综合考虑干湿循环及上覆荷载的作用，以提升路基边坡稳定性分析的准确性。
[0003]ABAQUS是一种在岩土工程、道路工程领域广泛应用的有限元数值分析软件，具有计算效率高、结果精确等优点，因此在边坡稳定性分析中具有良好的适用性。但其在土体材料参数定义方面存在一些不足，如在设置某些材料参数时，ABAQUS中的常用模型将土体视为理想材料，无法考虑材料参数在工程应用中的动态变化。
[0004]因此，现有技术中在通过有限元模型对土体进行边坡稳定性分析的过程中，存在由于未考虑土体抗剪强度参数的变化导致路基边坡稳定性分析结果的准确性低的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，有必要提供一种基于有限元模型的边坡稳定性分析方法、装置及电子设备，用以解决现有技术中存在的由于未考虑土体抗剪强度参数的变化导致路基边坡稳定性分析结果的准确性低的问题。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于有限元模型的边坡稳定性分析方法，包括：
[0007]获取土体抗剪强度参数关系；
[0008]根据土体抗剪强度参数关系对有限元模型进行改进，得到改进有限元模型；
[0009]设置初始强度折减系数；
[0010]根据改进有限元模型对初始强度折减系数进行寻优计算，得到边坡最小安全系数，基于边坡最小安全系数进行边坡稳定性分析。
[0011]进一步地，获取土体抗剪强度参数关系，包括：
[0012]通过设置有荷条件下的多次干湿循环试验，获取土体在各种试验条件下的抗剪强度参数，以及对应的试验指标数据；
[0013]对抗剪强度参数，以及对应的试验指标数据进行函数拟合，得到土体抗剪强度参数关系。
[0014]进一步地，试验指标数据包括上覆荷载数据、干湿循环次数数据和干湿循环含水率下限含水率数据。
[0015]进一步地，土体的抗剪强度参数包括黏聚力和内摩擦角；黏聚力的计算公式为：
[0016]c＝0.044P+4.82e
‑
0.29N
‑
1.66ω+60.78
[0017]内摩擦角的计算公式为：
[0018][0019]其中，c为路基边坡土体的黏聚力，为路基边坡土体的内摩擦角，P为上覆荷载，N为干湿循环次数，ω为干湿循环含水率下限含水率。
[0020]进一步地，根据土体抗剪强度参数关系对有限元模型进行改进，得到改进有限元模型，包括：
[0021]以黏聚力的计算公式代替有限元模型中的黏聚力定值，并以内摩擦角的计算公式代替有限元模型中的内摩擦角定值，得到改进有限元模型。
[0022]进一步地，根据改进有限元模型对初始强度折减系数进行寻优计算，得到边坡最小安全系数，包括：
[0023]根据初始强度折减系数，分别对黏聚力的计算公式和内摩擦角的计算公式进行折减，得到折减黏聚力和折减内摩擦角；
[0024]分别将折减黏聚力和折减内摩擦角代入改进有限元模型，并判定改进有限元模型是否收敛；
[0025]若是，则增大初始强度折减系数，并重新计算，直至改进有限元模型收敛，并确定对应的收敛强度折减系数为边坡最小安全系数；
[0026]若否，则确定初始强度折减系数为边坡最小安全系数。
[0027]进一步地，根据初始强度折减系数，分别对黏聚力的计算公式和内摩擦角的计算公式进行折减，得到折减黏聚力和折减内摩擦角，包括：
[0028]将黏聚力除以初始强度折减系数，得到折减黏聚力；
[0029]将内摩擦角除以初始强度折减系数，得到折减内摩擦角。
[0030]为了解决上述问题，本专利技术还提供一种基于有限元模型的边坡稳定性分析装置，包括：
[0031]抗剪强度参数关系获取模块，用于获取土体抗剪强度参数关系；
[0032]有限元模型改进模块，用于根据土体抗剪强度参数关系对有限元模型进行改进，得到改进有限元模型；
[0033]初始强度折减系数设置模块，用于设置初始强度折减系数；
[0034]边坡稳定性分析模块，用于根据改进有限元模型对初始强度折减系数进行寻优计算，得到边坡最小安全系数，基于边坡最小安全系数进行边坡稳定性分析。
[0035]为了解决上述问题，本专利技术还提供一种电子设备，包括处理器以及存储器，存储器上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现如上文所述的基于有限元模型的边坡稳定性分析方法。
[0036]为了解决上述问题，本专利技术一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序指令，当计算机程序指令被计算机执行时，使计算机执行如上文所述的基于有限元模型的边坡稳定性分析方法。
[0037]采用上述技术方案的有益效果是：本申请提供一种基于有限元模型的边坡稳定性分析方法、装置及电子设备，该方法包括：根据土体抗剪强度参数关系对有限元模型进行改进，得到改进有限元模型；根据改进有限元模型对初始强度折减系数进行寻优计算，得到边坡最小安全系数，基于边坡最小安全系数进行边坡稳定性分析。通过获取土体抗剪强度参
数关系，建立土体抗剪强度参数与其他参数之间的联系，实现在数据处理的过程使用动态变化的土体抗剪强度参数，以提高有限元模型数据处理结果的准确性；另外，还通过强度折减系数对边坡稳定性进行分析，从而实现了数据化表示路基边坡稳定性分析结果，提高了路基边坡稳定性分析结果的可靠性。
附图说明
[0038]图1为本专利技术提供的基于有限元模型的边坡稳定性分析方法一实施例的流程示意图；
[0039]图2为本专利技术提供的获取土体抗剪强度参数关系一实施例的流程示意图；
[0040]图3为本专利技术提供的得到边坡最小安全系数一实施例的流程示意图；
[0041]图4为本专利技术提供的得到收敛强度折减系数一实施例的流程示意图；
[0042]图5为本专利技术提供的基于有限元模型的边坡稳定性分析装置一实施例的结构框图；
[0043]图6为本专利技术提供的基于有限元模型的边坡稳定性分析的电子设备一实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0044]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。
[0045]在陈述实施例之前，先对ABAQUS、土抗剪强度、边坡稳定性和干湿循环进行阐述：
[0046]ABAQUS是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。ABAQUS包括一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有限元模型的边坡稳定性分析方法，其特征在于，包括：获取土体抗剪强度参数关系；根据所述土体抗剪强度参数关系对有限元模型进行改进，得到改进有限元模型；设置初始强度折减系数；根据所述改进有限元模型对所述初始强度折减系数进行寻优计算，得到边坡最小安全系数，基于所述边坡最小安全系数进行边坡稳定性分析。2.根据权利要求1所述的基于有限元模型的边坡稳定性分析方法，其特征在于，所述获取土体抗剪强度参数关系，包括：通过设置有荷条件下的多次干湿循环试验，获取土体在各种试验条件下的抗剪强度参数，以及对应的试验指标数据；对所述抗剪强度参数，以及对应的所述试验指标数据进行函数拟合，得到所述土体抗剪强度参数关系。3.根据权利要求2所述的基于有限元模型的边坡稳定性分析方法，其特征在于，所述试验指标数据包括上覆荷载数据、干湿循环次数数据和干湿循环含水率下限含水率数据。4.根据权利要求3所述的基于有限元模型的边坡稳定性分析方法，其特征在于，土体的所述抗剪强度参数包括黏聚力和内摩擦角；所述黏聚力的计算公式为：c＝0.044P+4.82e
‑
0.29N
‑
1.66ω+60.78所述内摩擦角的计算公式为：其中，c为路基边坡土体的黏聚力，为路基边坡土体的内摩擦角，P为上覆荷载，N为干湿循环次数，ω为干湿循环含水率下限含水率。5.根据权利要求4所述的基于有限元模型的边坡稳定性分析方法，其特征在于，所述根据所述土体抗剪强度参数关系对有限元模型进行改进，得到改进有限元模型，包括：以所述黏聚力的计算公式代替所述有限元模型中的黏聚力定值，并以所述内摩擦角的计算公式代替所述有限元模型中的内摩擦角定值，得到改进有限元模型。6.根据权利要求5所述的基于有限元模型的边坡稳定性分析方法，其特征在于，所述根据所述改进有限元模型对所述初始强度折减系数进行寻优计算，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红，张晨萱，李斌，陈美祝，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：