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专利号: 2021101516718
申请人: 吉林建筑大学
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:2025-04-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种计算地震作用下均质边坡动力安全系数的拟静力法,其特征是,它包括以下内容:

1)对强度参数进行折减:

式中c0为初始粘聚力, 为初始摩擦角,cl为折减后粘聚力, 为折减后摩擦角,F为折减系数,ΔF为折减系数增加值,l=1,2,3......N为自然数;

2)拟静力法滑移线场计算公式

地震作用力下,应力平衡方程组为:

式中σx和σy分别表示x和y方向正应力,τxy和τyx分别表示x和y方向剪应力,fx=γ·kH,fv=γ·(1‑kV),γ表示容重,kH和kV分别表示水平和竖直地震系数,kV=ξ·kH,ξ为比例系数;

为了给出摩尔库伦准则中正应力以及剪应力的表达式,引入特征应力σ的公式:此时正应力和剪应力表达式为:

式中θ为最大主应力σ1与x轴交角;

将(5)和(7)式代入(2)式中,将(6)和(7)式代入(3)式中,并根据特征线法,可得地震作用下滑移线场理论α族和β族特征线微分方程:式中 为两族滑移线交角平均值;

采用差分法近似求解特征线方程(8)和(9),式中Mα(xα,yα,θα,σα)为α族上的点,Mβ(xβ,yβ,θβ,σβ)为β族上的点,(x,y)为坐标值,和由公式(10)和(11)联立计算滑移线上的待求点M(x,y,θ,σ),公式为:由地震作用下滑移线场理论计算得到的边坡动力极限状态下的坡面曲线,简称动力极限坡面曲线,微分方程为: 与β族滑移线方程公式(9)联立采用有限差分法可求解动力极限坡面曲线坐标点Mij(xij,yij,θij,σij):式中Mb(xb,yb,θb,σb)和M′β(xβ′,y′β,θ′β,σ′β)为动力极限坡面曲线及第β族滑移线已知点;

3)拟静力法滑移线场边界条件

(1)主动区O1AB边界条件

主动区第α、β族已知计算点Mα和Mβ的(x,y)为坡顶O1A坐标值,其中横坐标x=Δx·i,Δx为计算步长,i为自然数,i=0~N1,N1为步长数,纵坐标为坡高,主动区边界最大主应力与x轴交角:式中 为地震动力引起的应力偏角,根据该公式可知,应力偏角和摩擦角必须满足关系式

主动区边界特征应力:

式中坡顶动力荷载 动力正应力σ0=P0·(1‑kV),动力剪应力τ0=P0·kH,P0为坡顶静荷载, 滑移线交点计算公式为(12)~(15);

(2)过渡区O1BC边界条件

过渡区已知边界点O1的(x,y)为坡肩坐标值,特征应力为:式中 k为自然数,k=0~N2,Δθ=θIII‑θI,N2为过渡区点剖分数,过渡区滑移线交点计算公式为(12)~(15);

(3)被动区O1CD边界条件

Mb第一个已知点为坡肩O1的(x,y)坐标值,但特征应力值为 代入公式(22)可得 为满足Δθ≥0,则必须θIII≥θI,因此坡顶动力荷载最小值 此时Δθ=0,被动区滑移线交点计算公式为(12)~(15),而动力极限坡面曲线OD采用公式(16)~(19)计算;

4)拟静力法失稳判据计算动力安全系数动力极限坡面曲线与坡底交点为(x1,0),根据横坐标值x1的正负判断地震作用下拟静力法分析边坡稳定性的失稳判据:当x1>0时,判断边坡处于稳定状态,折减系数F变大,即增加值ΔF为正值,取0.01;当x1=0时,判断边坡处于动力极限状态,此时动力安全系数FS=F;当x1<0时,判断边坡处于破坏状态,折减系数F变小,即增加值ΔF为负值,取‑0.01。