1.一种任意尺度边坡等精度安全系数计算方法,包括如下步骤:S1.获取边坡安全系数理论值;
S2.以步骤S1获取的边坡安全系数理论值为基准,计算目标误差下的边坡安全系数相对值;
S3.根据步骤S2得到的边坡安全系数相对值,结合边坡实际高度,计算得到网格高度;
S4.改变计算模型的边坡高度,重复步骤S1~S3,得到任意边坡高度下目标误差下进行边坡稳定性等精度分析的相对坡高比;
S5.改变计算模型的边坡角度,重复步骤S1~S3,得到任意边坡角度下目标误差下进行边坡稳定性等精度分析的相对坡高比;
S6.根据步骤S4和步骤S5得到的相对坡高比数据,计算得到任意尺度边坡等精度安全系数。
2.根据权利要求1所述的任意尺度边坡等精度安全系数计算方法,其特征在于步骤S1所述的获取边坡安全系数理论值,具体为采用如下步骤计算边坡安全系数理论值:A.定义相对坡高比;
B.根据已知的边坡高度,选择不同的划分网格高度,从而得到若干组不同的相对坡高比;
C.根据设定的计算模型和边坡参数,建立若干个除相对坡高比不同外剩余计算条件均相同的边坡稳定性计算模型;
D.对步骤C建立的若干个边坡稳定性计算模型进行求解,获得各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数;
E.对步骤D得到的各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数进行数据拟合,从而得到边坡安全系数拟合式;
F.根据步骤E得到的边坡安全系数拟合式,计算得到最终的边坡安全系数理论值。
3.根据权利要求2所述的任意尺度边坡等精度安全系数计算方法,其特征在于步骤A所述的相对坡高比,具体为相对坡高比定义为划分网格高度与边坡高度的比值,且η=hgrid/Hslope;η为相对坡高比,hgrid为划分网格高度,Hslope为边坡高度。
4.根据权利要求3所述的任意尺度边坡等精度安全系数计算方法,其特征在于步骤C所述的建立若干个除相对坡高比不同外剩余计算条件均相同的边坡稳定性计算模型,具体为边坡参数全部采用如下参数值:密度ρ=1.93,单位为g·cm-3;
弹性模量E=56.5,单位为MPa;
泊松比u=0.4;
粘聚力c=25,单位为ηPa;
内摩擦角φ=20°;
采用最优边坡几何尺寸建立计算模型;
建立至少三个除相对坡高比η不同外,剩余计算条件均相同的边坡稳定性计算模型。
5.根据权利要求4所述的任意尺度边坡等精度安全系数计算方法,其特征在于所述的最优边坡几何尺寸建立计算模型,具体为边坡计算模型左边界距离坡趾的长度为1.5倍坡高,边坡计算模型右边界距离坡肩的长度为2.5倍坡高,边坡计算模型地基厚度则为1倍坡高。
6.根据权利要求5所述的任意尺度边坡等精度安全系数计算方法,其特征在于步骤D所述的对步骤C建立的若干个边坡稳定性计算模型进行求解,获得各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数,具体为采用强度折减二分法对边坡稳定性计算模型进行求解,从而得到各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数。
7.根据权利要求6所述的任意尺度边坡等精度安全系数计算方法,其特征在于所述的采用强度折减二分法对边坡稳定性计算模型进行求解,具体为采用如下步骤进行求解:a.创建数组M,以及全局变量A、B和N;其中数组M用于存放边坡安全系数值,全局变量A作为计算区间的上限值并初始化为0,全局变量B作为计算区间的下限值并初始化为0,N为循环次数并初始化为0;
b.带入边坡稳定性计算模型和计算参数;
c.判断循环次数N是否大于或等以1:
若N≥1,则令A作为计算区间的上限值,令B作为计算区间的下限值;
若N<1,则不操作;
d.对当前带入的边坡稳定性计算模型进行求解,得到边坡安全系数、幅值给中间变量S,并将边坡安全系数保存至数组M;
e.修改A的值为S,并修改B的值为k×S;k为小于1的折减系数;
f.循环次数N的值增加1;
g.判断是否所有的边坡稳定性计算模型均计算完成:若是,则输出最终的数组M,得到所有的边坡安全系数值;
若否,则删除当前带入的边坡稳定性计算模型,并返回步骤b。
8.根据权利要求7所述的任意尺度边坡等精度安全系数计算方法,其特征在于步骤F所述的根据步骤E得到的边坡安全系数拟合式,计算得到最终的边坡安全系数理论值,具体为计算得到边坡安全系数拟合式与坐标轴中y轴的交点的坐标值,再根据边坡安全系数拟合式计算得到边坡安全系数理论值。
9.一种包括了权利要求1~8之一所述的任意尺度边坡等精度安全系数计算方法的网格划分方法,其特征在于还包括如下步骤:S7.根据步骤S4和步骤S5得到的相对坡高比数据,以及步骤S6得到的任意尺度边坡等精度安全系数,得到任意坡高或任意坡角下进行目标误差下的边坡稳定性等精度分析所需的网格高度。