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专利号: 2016101160740
申请人: 江西理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种边坡三维临界滑裂面搜索方法,其特征在于,包括以下步骤,

步骤S101:三维滑裂面的构建,根据边坡尺寸构建三维椭球滑裂面方程,根据构建的三维椭球滑裂面方程中的控制参数构建三维滑裂面;

步骤S102:目标函数的确定,依据最小势能原理得到边坡系统的安全系数,即确定了搜索的目标函数;

步骤S103:临界滑裂面的搜索,通过遗传算法,设置相应的收敛条件,循环优化,输出最优解,即得到了边坡三维临界滑裂面。

2.按照权利要求1所述的一种边坡三维临界滑裂面搜索方法,其特征在于,所述步骤S101包括以下步骤,步骤S1011:确定边坡尺寸,直接测得边坡的坡高、坡率,根据边坡失稳破坏的形式,设定滑裂面的滑入区域和滑出区域;

步骤S1012:构建三维滑裂面,假设在滑入区域内有一滑入点,在滑出区域内有一滑出点,设边坡滑裂面为椭球,且圆弧与坡顶相交于滑入点,与坡脚处相交于滑出点,构建可得到三维滑裂面方程z=f(x,y);同时,假设椭球与水平面有一夹角θ,则得到三维椭球滑裂面的一般方程z=f(x,y,θ);

步骤S1013:确定控制参数,根据三维椭球滑裂面方程中的控制参数的确切值或范围,则可以确定出一个或一系列的三维椭球滑裂面,继而实现三维滑裂面的构建。

3.按照权利要求2所述的一种边坡三维临界滑裂面搜索方法,其特征在于,所述步骤S1012中滑入点为坡顶上B点,且B(xb,zb);滑出点为坡脚处A点,且A(xa,za);边坡坡高为h,设置椭圆弧中心点为F点,且F(x0,z0);椭圆沿x轴和z轴的半轴长分别为Ra和Rc。

4.按照权利要求3所述的一种边坡三维临界滑裂面搜索方法,其特征在于,所述椭圆弧通过A、B两点,故而两点坐标满足椭圆方程,即:通过式(1)可得:

5.按照权利要求4所述的一种边坡三维临界滑裂面搜索方法,其特征在于,所述椭圆弧中心点为F点位于A、B两点中线偏左位置,垂直高度将不低于坡高,确定出中心点F的坐标为:

6.按照权利要求1所述的一种边坡三维临界滑裂面搜索方法,其特征在于,所述步骤S102包括以下步骤,步骤S1021:确定计算模型,假设滑体是刚体,与滑床之间发生弹性接触,在合外力作用下发生一虚位移;系统处于平衡状态,滑裂面存储了弹性势能和剪切势能;

步骤S1022:计算安全系数,通过对系统势能进行分析,计算相应的弹性势能和剪切势能,依据最小势能原理求解虚位移,再求得滑体的抗滑力和下滑力,最后得到安全系数,即确定出了搜索的目标函数。

7.按照权利要求1所述的一种边坡三维临界滑裂面搜索方法,其特征在于,所述步骤S103包括以下步骤,步骤S1031:确定初始种群,对由控制参数组成的个体进行编码、解码,产生初始种群,并计算种群中个体的适应值;

步骤S1032:遗传操作产生新种群,通过遗传算法的基本操作进行选择、交叉、变异,形成新的种群,并计算相应的个体的适应值;

步骤S1033:优化搜索,设置相应的收敛条件,不断循环优化,最终输出最优解,即得到了边坡三维临界滑裂面。