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专利号: 2018111702580
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:

1.一种边坡三维任意形滑裂面构建方法,其特征在于,所述方法以预设的滑入点、预设的滑出点和预设的滑坡范围最大宽度为限,通过第一组带有倾角的空间线段首尾连接组成基准线,通过第二组带有倾角的空间线段首尾相接组成与基准线相交的滑移线,而后使滑移线从滑入点开始,以基准线为轨道滑动,到滑出点结束,以滑移线在坡体内划过的曲面作为边坡的三维任意形滑裂面。

2.根据权利要求1所述的边坡三维任意形滑裂面构建方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:步骤S11,建立三维直角坐标系;

步骤S12,由第一组带有倾角的空间线段首尾连接,在直角坐标系中构建滑裂面的基准线;

步骤S13,以滑裂面基准线与坡面线高差最大的位置处为滑移线的最低点,由第二组带有倾角的空间线段首尾连接,以与基准线相交的方式,构建滑移线;

步骤S14,以滑移线的最低点为基点,以基准线为轨道,从滑入点开始,滑动滑移线,到滑出点结束,滑移线在坡体内划过的曲面为三维任意形滑裂面。

3.根据权利要求2所述的边坡三维任意形滑裂面构建方法,其特征在于,所述步骤S12进一步包括:步骤S121,预设滑出点的坐标为(xa,0,za);预设滑入点的坐标为(xb,0,zb);预设基准线的单元水平长度的初始值为l1、初始角为α1,α1的正切值为k1;

步骤S122,确定一个起始值为l1,公差为Δl1,项数为n1的等差数列 使得所述等差数列 的和等于xb-xa;将等差数列 中的n1个数值按由小到大的顺序排列组成集合Ω;其中,n1为预设数值,l1>0,Δl1>0,步骤S123,确定一个起始值为k1,公差为Δk1,项数为n1的等差数列 使其中每一项与等差数列 中对应项相乘再累加所得的和等于zb-za;将等差数列 中的n1个数值的反正切值按由小到大的顺序排列组成集合Γ;其中,k1<0,Δk1>0,步骤S124,以集合Γ中各元素为基准线单元线段的水平倾角,以集合Ω中对应元素为基准线单元线段的水平长度,作基准线单元线段集合K,集合K中各元素要与集合Γ、Ω各元素位置对应;

步骤S125,以滑出点为起点,逐次将集合K中各单元线段首尾相接,直至与滑入点相交,构建三维任意形滑裂面的基准线。

4.根据权利要求2所述的边坡三维任意形滑裂面构建方法,其特征在于,所述步骤S13进一步包括:步骤S131,确定基准线与坡面高差最大点的坐标为(xc,0,zc),边坡的坡度为k,预设滑移线的单元水平长度的初始值为l2,中性面一侧滑坡范围的最大宽度为b;

步骤S132,确定一个起始值为l2,公差为Δl2,项数为n2的等差数列 使得所述等差数列 的和等于b;将等差数列 中的n2个数值按由小到大的顺序排列组成集合Ω1;其中,n2为预设数值,l2>0,Δl2>0,步骤S133,确定一个起始值为0,公差为Δk2,项数为n2的等差数列 使其中每一项与等差数列 中对应项相乘再累加所得的和等于kxc-zc;将等差数列 中的n2个数值的反正切值按由小到大的顺序排列组成集合Γ1;其中,Δk2>0,步骤S134,以集合Γ1中各元素为滑移线单元线段的水平倾角,以集合Ω1中对应元素为滑移线单元线段的水平长度,作滑移线单元线段集合K1,集合K1中各元素要与集合Γ1、Ω1各元素位置对应;

步骤S135,以C点为起点,将集合K1中各线段单元首尾相接直至与坡面相交,构建三维任意形滑裂面的滑移线。

5.一种基于改进最小势能法的边坡临界滑裂面搜索方法,其特征在于,所述搜索方法基于权利要求1至权利要求4任一项所构建的滑裂面。

6.根据权利要求5所述的边坡临界滑裂面搜索方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:步骤S21,选取滑裂面控制点;

步骤S22,确定滑裂面安全系数目标函数;

步骤S23,基于遗传算法搜索边坡的三维临界滑裂面。

7.根据权利要求6所述的边坡临界滑裂面搜索方法,其特征在于,所述步骤S21选取滑裂面控制点,进一步包括如下步骤:步骤S211,使滑移线沿着基准线平移,在基准线的各单元间交点处作滑移线的平行线,截去超出坡面的部位;

步骤S212,使基准线上的C点以滑移线为轨道带动基准线平移,在滑移线各单元交点处作基准线的平行线,截去超出坡面的部分;

步骤S213,在网络化滑裂面上,所有的基准线的平行线与滑移线的平行线的交点便是滑裂面的控制点,计算控制点的坐标。

8.根据权利要求6所述的边坡临界滑裂面搜索方法,其特征在于,所述步骤S22确定滑裂面安全系数目标函数,进一步包括如下步骤:步骤S221,在网络化的滑裂面上划分微单元;

步骤S222,确定每个微单元的顶点坐标;

步骤S223,收集滑体数据;

步骤S224,确定目标函数。