【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法和系统，属于土石坝评估仿真。
技术介绍
1、土石坝以土料或砂砾石填筑而成，适用于岩基或深厚覆盖层软基等多种地基条件。随着土石坝的高度越来越高，由边坡滑移失稳导致的土石坝失事问题很难再通过经验进行判断，更多地需依赖数值仿真设计软件进行工程安全评价和预警。
2、边坡滑移失稳是土石坝土体在自重及其他力学载荷作用下可能沿一定滑裂面发生间歇性、缓慢或突发的滑动失稳，这将会造成严重工程安全事故和经济损失。
3、进而，中国专利申请（公开号：cn117973229a）公开了一种边坡三维最危险滑裂面搜索方法，其包括以下内容：首先根据边坡尺寸构建三维幂函数滑裂面方程，根据位置信息构建三维滑裂面；其次通过遗传算法搜索边坡二维主滑裂面；最后通过遗传算法搜索三维最危险滑裂面。
4、上述方案直接使用几何模型作为输入，没有考虑水力耦合作用，且采用圆弧滑动面假设算法确定边坡二维主滑面，但土石坝长年处于水文环境中，如果不考虑水力耦合作用对土石坝边坡的影响，将影响土石坝稳定分析的准确性；同时土石坝结构复杂，具有非圆弧结构，如果采用圆弧滑动面假设算法进行稳定性分析，也会影响土石坝稳定分析准确性，因此上述方案不适用对土石坝进行稳定性评估。
5、此外该方案采用遗传算法搜索最危险滑裂面，该算法计算时间成本较高，易陷入局部最优解，且结果可解释性较差，难以论证其在非圆弧滑动面假设条件下的适用性。
6、进一步，上述方案以及现有其他基于极限平衡法的稳定性分析方案，通
7、本
技术介绍
中公开的信息仅用于理解本专利技术构思的背景，因此它可以包括不构成现有技术的信息。
技术实现思路
1、针对上述问题或上述问题之一，本专利技术的目的一在于提供基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法，通过构建网格仿真模型、滑动面搜索模型、渗流应力耦合模型、非圆弧刚体极限平衡模型和局部网格加密模型，实现土石坝水力耦合的稳定性评估，能够充分考虑水力耦合作用对土石坝边坡的影响，提升土石坝稳定分析的准确性；同时计算成本较低，计算效率高，不会陷入局部最优解，特别适用于对具有非圆弧滑动面的土石坝进行稳定性评估，对土石坝工程设计和运维具有重要意义，方案科学、合理，切实可行。
2、针对上述问题或上述问题之一，本专利技术的目的二在于提供基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析系统，通过设置网格仿真模块、渗流应力耦合模块、滑动面搜索模块、非圆弧刚体极限平衡模块和局部网格加密模块，采用增强烟花算法搜索滑动面，大幅提高滑动面搜索效率；并基于非圆弧刚体极限平衡模块，使得最危险滑动面搜索算法能够快速收敛，因而可以有效提高求解效率；同时利用局部网格加密模块，消除仿真结果的网格依赖性，实现稳定性系数的快速计算，因而适用于土石坝一体化仿真设计与快速迭代，对土石坝工程设计和运维具有重要意义。
3、针对上述问题或上述问题之一，本专利技术的目的三在于提供基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法和系统，对土石坝结构数据进行处理，得到土石坝的二维仿真网格，统一了稳定性分析与渗流计算的输入和设置条件，使得土石坝的所有串联计算流程（渗流、稳定性）都能在同一个求解器里完成，同时输入参数、条件设置以及计算环境相同，因而可以有效减少了冗余数据交互，从而进一步提高仿真分析结果的准确性、可靠性以及仿真计算效率，鲁棒性好。
4、为实现上述目的之一，本专利技术的第一种技术方案为：
5、基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法，包括以下内容：
6、根据先期构建的网格仿真模型，对土石坝结构数据进行处理，得到土石坝的二维仿真网格；
7、使用先期构建的渗流应力耦合模型，在二维仿真网格上耦合水力作用，计算水流对土石坝的孔隙压力，得到孔隙压力场；
8、利用先期构建的滑动面搜索模型，基于增强烟花算法，筛选出若干个潜在滑动面以及潜在滑动面的位置信息；
9、通过先期构建的非圆弧刚体极限平衡模型，基于孔隙压力场以及潜在滑动面的位置信息，计算潜在滑动面的稳定性系数，并基于稳定性系数，确定最危险滑动面；
10、采用先期构建的局部网格加密模型，利用滑动体网格边缘迭代优化算法，计算出最危险滑动面的稳定信息，实现土石坝水力耦合稳定性仿真分析。
11、本专利技术经过不断探索以及试验，通过构建网格仿真模型、滑动面搜索模型、渗流应力耦合模型、非圆弧刚体极限平衡模型和局部网格加密模型，实现土石坝水力耦合的稳定性评估，能够充分考虑水力耦合作用对土石坝边坡的影响，提升土石坝稳定分析的准确性；同时计算成本较低，计算效率高，不会陷入局部最优解，特别适用于对具有非圆弧滑动面的土石坝进行稳定性评估，对土石坝工程设计和运维具有重要意义，方案科学、合理，切实可行。
12、进一步，本专利技术通过网格仿真模型，对土石坝结构数据进行处理，得到土石坝的二维仿真网格，统一了稳定性分析与渗流计算的输入和设置条件，使得土石坝的所有串联计算流程（渗流、稳定性）都能在同一个求解器里完成，同时输入参数、条件设置以及计算环境相同，因而可以有效减少了冗余数据交互，从而进一步提高仿真分析结果的准确性、可靠性以及仿真计算效率，鲁棒性好。
13、作为优选技术措施：
14、根据网格仿真模型得到二维仿真网格的方法如下：
15、步骤11：获取土石坝结构数据，其包括土石坝设计数据或/和除险加固图纸信息；
16、步骤12：根据土石坝设计数据或/和除险加固图纸信息，获取大坝设计阶段或/和当前运行阶段的几何结构信息，并选取最大坝高断面或/和岸坡断面；
17、步骤13：根据大坝结构组成，并基于几何结构信息以及最大坝高断面，绘制土石坝二维仿真信息；所述土石坝二维仿真信息包括坝壳结构信息、粘土心墙结构信息和坝基结构信息；
18、步骤14：以土石坝二维仿真信息为基础划分一阶三角形有限元网格，并在坝坡周围加密线单元及面单元，得到适用于稳定性分析计算的二维仿真网格；
19、步骤15：获取坝体结构和坝基结构的水力学参数和抗剪强度参数，并将水力学参数和抗剪强度参数施加到二维仿真网格上，得到具有参数信息的二维仿真网格。
20、作为优选技术措施：
21、水力学参数和抗剪强度参数包括渗透系数、持水曲线、内摩擦角和凝聚力，其通过土石坝初设报告或安全鉴定报告得到；持水曲线通过范格鲁切腾模型进行构建本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法，其特征在于：
2.如权利要求1所述的基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法，其特征在于：
4.如权利要求1所述的基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法，其特征在于：
5.如权利要求1所述的基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法，其特征在于：
6.如权利要求5所述的基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法，其特征在于：
7.如权利要求6所述的基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法，其特征在于：
8.如权利要求7所述的基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法，其特征在于：
9.如权利要求8所述的基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法，其特征在于：
10.基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析系统，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法，其特征在于：
2.如权利要求1所述的基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法，其特征在于：
4.如权利要求1所述的基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法，其特征在于：
5.如权利要求1所述的基于网格的土石坝水力耦合稳定性仿真分析方法，其特征在于：
...【专利技术属性】
技术研发人员：谭钰，戴扬，摇铖，闵皆昇，吴健明，
申请(专利权)人：浙江远算科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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