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专利号: 2022111661375
申请人: 西南交通大学
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种边坡块体稳定性评价方法,其特征在于,包括:获取边坡中稳定的岩层的参数和岩层中块体的参数,所述块体包括第一块体和第二块体;

利用所述岩层的参数和所述第一块体的参数计算得到所述第一块体的安全性系数;

具体包括:

计算第一块体的重量W1:

式中,dk为第k层土体厚度;x1k为第一块体的下部长度;θ1为内部裂隙与岩层的夹角;Ψ为后缘张拉裂缝与岩层的夹角;γk为第k层土体的重度;

计算第一块体受到内部裂隙中的静水压力P2:式中:γw为水的重度;h'k为第k个内部裂隙处岩层到水面的距离;h'k‑1为第k‑1层内部裂隙处岩层到水面的距离;η为滑面角;

计算第一块体受到的水平地震力Ph1:Ph1=khW1; (3)

式中:kh为第一块体的水平加速度系数;

计算第一块体受到的竖向地震力Pv1:Pv1=kvW1; (4)

式中:kv为第一块体的竖向加速度系数;

计算第一块体上部岩层受到的摩阻力f'k‑1:式中:x1k为第一块体的下部长度;Lk‑1为第k‑1个岩层的长度;fk‑1为第k‑1个岩层的摩阻力;dk为第k层土体厚度;

计算第一块体上部岩层受到的黏聚力D'k‑1:式中:Dk‑1为第k‑1个岩层的黏聚力;

计算第一块体上部岩层受到的拖拽力τ'k‑1:式中:τk‑1为第k‑1个岩层的拖拽力;

计算第一块体下部岩层受到的摩阻力f'k:式中:Lk为第k个岩层的长度;fk为第k个岩层的摩阻力;

计算第一块体下部岩层受到的黏聚力D'k:式中:Dk为第k个岩层的黏聚力;

计算第一块体上部岩层受到的拖拽力τ'k:式中:x1k为第一块体的下部长度;Lk为第k个岩层的长度;τk为第k个岩层的拖拽力;

计算第一块体受到的下滑力T':

T'=Ph1 cosη+Pv1 sinη+W1 sinη+P1 cosΨ+τ'k‑1+τ'k; (11)计算第一块体受到的抗滑力R'为:

根据所述第一块体的受力集合计算第一块体的安全性系数K1:根据所述第一块体的安全性系数判断所述第一块体的稳定性:若所述第一块体不稳定,则基于第一块体不稳定判断第二块体的稳定性;若所述第一块体稳定,则利用所述岩层的参数和所述第二块体的参数计算得到第二块体的安全性系数;

根据所述第二块体的安全性系数判断所述第二块体的稳定性。

2.根据权利要求1所述的边坡块体稳定性评价方法,其特征在于,获取边坡中稳定的岩层的参数和岩层中块体的参数,具体包括:获取所述岩层的参数,所述岩层的参数至少包括土体的厚度、岩层的长度、岩层到水面的距离、裂隙与岩层的夹角及岩层的摩阻力,所述岩层的一侧为坡面、另一侧为后缘裂缝,所述岩层的中间有一条或多条裂隙;

确定所述岩层中由裂隙分隔开的第一块体和第二块体,所述第一块体包括靠近后缘裂缝的块体和中间部分的块体,所述第二块体为靠近坡面的块体;

获取块体参数,所述块体参数至少包括块体的下部长度和块体的厚度。

3.根据权利要求1所述的边坡块体稳定性评价方法,其特征在于,所述利用所述岩层的参数和所述第一块体的参数计算得到所述第一块体的安全性系数,具体包括:根据所述岩层的参数和所述第一块体的参数计算得到所述第一块体的抗滑力和下滑力;

根据所述抗滑力和下滑力计算得到第一块体的安全性系数:式中,K1表示第一块体的安全性系数,T'表示第一块体的下滑力,R'表示第一块体的抗滑力。

4.根据权利要求1所述的边坡块体稳定性评价方法,其特征在于,根据所述第一块体的安全性系数判断所述第一块体的稳定性:若所述第一块体不稳定,则基于第一块体不稳定判断第二块体的稳定性,具体包括:判断所述第一块体的稳定性:

若第一块体的安全性系数≥1,则判断所述第一块体为稳定;

若第一块体的安全性系数<1,则判断所述第一块体为不稳定、所述第二块体为稳定。

5.根据权利要求1所述的边坡块体稳定性评价方法,其特征在于,利用所述岩层的参数和所述第二块体的参数计算得到第二块体的安全性系数,具体包括:根据所述岩层的参数和所述第二块体的参数计算得到所述第二块体的抗滑力和下滑力;

根据所述抗滑力和下滑力计算第二块体的安全性系数:式中,K2表示第二块体的安全性系数,T”表示第二块体的下滑力,R”表示第二块体的抗滑力。

6.根据权利要求1所述的边坡块体稳定性评价方法,其特征在于,根据所述第二块体的安全性系数判断所述第二块体的稳定性,具体包括:判断所述第二块体的稳定性:

若第二块体的安全性系数≥1,则判断所述第二块体为稳定;

若第二块体的安全性系数<1,则判断所述第二块体为不稳定。

7.一种边坡块体稳定性评价系统,其特征在于,包括:获取模块:获取边坡中稳定的岩层的参数和岩层中块体的参数,所述块体包括第一块体和第二块体;

计算模块:利用所述岩层的参数和所述第一块体的参数计算得到所述第一块体的安全性系数;

具体包括:

计算第一块体的重量W1:

式中,dk为第k层土体厚度;x1k为第一块体的下部长度;θ1为内部裂隙与岩层的夹角;Ψ为后缘张拉裂缝与岩层的夹角;γk为第k层土体的重度;

计算第一块体受到内部裂隙中的静水压力P2:式中:γw为水的重度;h'k为第k个内部裂隙处岩层到水面的距离;h'k‑1为第k‑1层内部裂隙处岩层到水面的距离;η为滑面角;

计算第一块体受到的水平地震力Ph1:Ph1=khW1; (3)

式中:kh为第一块体的水平加速度系数;

计算第一块体受到的竖向地震力Pv1:Pv1=kvW1; (4)

式中:kv为第一块体的竖向加速度系数;

计算第一块体上部岩层受到的摩阻力f'k‑1:式中:x1k为第一块体的下部长度;Lk‑1为第k‑1个岩层的长度;fk‑1为第k‑1个岩层的摩阻力;dk为第k层土体厚度;

计算第一块体上部岩层受到的黏聚力D'k‑1:式中:Dk‑1为第k‑1个岩层的黏聚力;

计算第一块体上部岩层受到的拖拽力τ'k‑1:式中:τk‑1为第k‑1个岩层的拖拽力;

计算第一块体下部岩层受到的摩阻力f'k:式中:Lk为第k个岩层的长度;fk为第k个岩层的摩阻力;

计算第一块体下部岩层受到的黏聚力D'k:式中:Dk为第k个岩层的黏聚力;

计算第一块体上部岩层受到的拖拽力τ'k:式中:x1k为第一块体的下部长度;Lk为第k个岩层的长度;τk为第k个岩层的拖拽力;

计算第一块体受到的下滑力T':

T'=Ph1 cosη+Pv1sinη+W1 sinη+P1cosΨ+τ'k‑1+τ'k; (11)计算第一块体受到的抗滑力R'为:

根据所述第一块体的受力集合计算第一块体的安全性系数K1:第一判断模块:根据所述第一块体的安全性系数判断所述第一块体的稳定性:若所述第一块体不稳定,则基于第一块体不稳定判断第二块体的稳定性;若所述第一块体稳定,则利用所述岩层的参数和所述第二块体的参数计算得到第二块体的安全性系数;

第二判断模块:根据所述第二块体的安全性系数判断所述第二块体的稳定性。

8.根据权利要求7所述的边坡块体稳定性评价系统,其特征在于,所述获取模块具体包括:岩层获取单元:获取所述岩层的参数,所述岩层的参数至少包括土体的厚度、岩层的长度、岩层到水面的距离、裂隙与岩层的夹角及岩层的摩阻力,所述岩层的一侧为坡面、另一侧为后缘裂缝,所述岩层的中间有一条或多条裂隙;

块体确定单元:确定所述岩层中由裂隙分隔开的第一块体和第二块体,所述第一块体包括靠近后缘裂缝的块体和中间部分的块体,所述第二块体为靠近坡面的块体;

块体参数获取单元:获取块体参数,所述块体参数至少包括块体的下部长度和块体的厚度。

9.一种边坡块体稳定性评价设备,其特征在于,包括:存储器,用于存储计算机程序;

处理器,用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述边坡块体稳定性评价方法的步骤。

10.一种可读存储介质,其特征在于:所述可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述边坡块体稳定性评价方法的步骤。