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专利号: 2022112463282
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:

1.一种顺层边坡稳定性耦合判断方法,其特征在于,包括:获取顺层边坡的第一信息,所述第一信息包括所述顺层边坡的几何形状信息、内部构造信息和岩土体的力学参数;

将所述顺层边坡的土体由上到下以此划分为至少两个土层,将每个两个所述土层之间的相接面作为潜在滑面;

根据所述第一信息,结合地震和冻融的作用,计算每个所述土层的安全性系数;

根据所述安全性系数对所述顺层边坡进行稳定性判断,得到判断结果;

其中,根据所述第一信息,结合地震和冻融的作用,计算每个所述土层的安全性系数,包括:根据预设的冻胀力计算式和第一信息得到土层所受的冻胀力;

预设的冻胀力计算式为:

其中,P3k为冻胀力;k为水结冰的体积膨胀系数;b为裂隙张开度;∆t为冻结温差;E为弹性模量;μ为泊松比;R为主控结构面尖端半径;hk第k层面的冻结高度;l为冻结深度;Ψ为后缘裂隙与土层之间的夹角;

其中,安全性系数计算公式如下:

其中,Wk为当前被判断土层的自重;P1K为潜在滑面以上土体所受水平地震作用力;η为潜在滑面的倾角;P2K为潜在滑面以上土体所受竖向地震力作用力;P3K为潜在滑面以上土体所受的冻胀力;Ψ为后缘裂隙与土层之间的夹角; 为当前被判断土层的摩擦角;ck为当前被判断土层的黏聚力系数;Lk为当前被判断土层的长度。

2.根据权利要求1所述的顺层边坡稳定性耦合判断方法,其特征在于,根据所述第一信息,结合地震和冻融的作用,计算每个所述土层的安全性系数,包括:根据所述第一信息计算得到每个所述土层对应的自重和地震作用力集;

根据每个所述土层的自重、每个所述土层所受的地震作用力、所述几何形状信息中的潜在滑面倾角、所述内部构造信息中的裂隙与所述潜在滑面的夹角和所述力学参数中的天然摩擦角计算得到每个所述土层对应的抗滑力和下滑力;

根据每个所述土层对应的所述抗滑力和所述下滑力,计算得到每个所述土层对应的安全性系数,所述安全性系数为所述抗滑力与所述下滑力的比值。

3.根据权利要求1所述的顺层边坡稳定性耦合判断方法,其特征在于,根据所述安全性系数对所述顺层边坡进行稳定性判断,得到判断结果,包括:根据每个所述土层的安全性系数进行判断,若存在所述土层的安全性系数小于预设的阈值,则判定所述顺层边坡为不稳定;

若所述顺层边坡为不稳定,则根据每个所述土层的安全性系数进行筛选,得到潜在危险土层,所述潜在危险土层为安全性系数最小对应的土层。

4.根据权利要求3所述的一种顺层边坡稳定性耦合判断方法,其特征在于,还包括:获取所述潜在危险土层的厚度和位置信息;

根据所述潜在危险土层的厚度和位置信息,发送显示命令,所述显示命令包括控制显示器显示支挡结构位置信息和极限深度。

5.一种顺层边坡稳定性耦合判断装置,其特征在于,包括:第一获取单元,用于获取顺层边坡的第一信息,所述第一信息包括所述顺层边坡的几何形状信息、内部构造信息和岩土体的力学参数;

划分单元,用于将所述顺层边坡的土体由上到下以此划分为至少两个土层,将每个两个所述土层之间的相接面作为潜在滑面;

计算总单元,用于根据所述第一信息,结合地震和冻融的作用,计算每个所述土层的安全性系数;

判断单元,用于根据所述安全性系数对所述顺层边坡进行稳定性判断,得到判断结果;

其中,计算总单元包括:

冻胀力计算单元,用于根据预设的冻胀力计算式和第一信息得到土层所受的冻胀力;

预设的冻胀力计算式为:

其中,P3k为冻胀力;k为水结冰的体积膨胀系数;b为裂隙张开度;∆t为冻结温差;E为弹性模量;μ为泊松比;R为主控结构面尖端半径;hk第k层面的冻结高度;l为冻结深度;Ψ为后缘裂隙与土层之间的夹角;

其中,安全性系数计算公式如下:

其中,Wk为当前被判断土层的自重;P1K为潜在滑面以上土体所受水平地震作用力;η为潜在滑面的倾角;P2K为潜在滑面以上土体所受竖向地震力作用力;P3K为潜在滑面以上土体所受的冻胀力;Ψ为后缘裂隙与土层之间的夹角; 为当前被判断土层的摩擦角;ck为当前被判断土层的黏聚力系数;Lk为当前被判断土层的长度。

6.根据权利要求5所述的顺层边坡稳定性耦合判断装置,其特征在于,所述计算总单元,包括:基础计算单元,用于根据所述第一信息计算得到每个所述土层对应的自重和地震作用力集;

第一计算单元,用于根据每个所述土层的自重、每个所述土层所受的地震作用力、所述几何形状信息中的潜在滑面倾角、所述内部构造信息中的裂隙与所述潜在滑面的夹角和所述力学参数中的天然摩擦角计算得到每个所述土层对应的抗滑力和下滑力;

安全性计算单元,用于根据每个所述土层对应的所述抗滑力和所述下滑力,计算得到每个所述土层对应的安全性系数,所述安全性系数为所述抗滑力与所述下滑力的比值。

7.根据权利要求5所述的顺层边坡稳定性耦合判断装置,其特征在于,所述判断单元还包括:第一逻辑单元,用于根据每个所述土层的安全性系数进行判断,若存在所述土层的安全性系数小于预设的阈值,则判定所述顺层边坡为不稳定;

第二逻辑单元,用于若所述顺层边坡为不稳定,则根据每个所述土层的安全性系数进行筛选,得到潜在危险土层,所述潜在危险土层为安全性系数最小对应的土层。

8.根据权利要求7所述的顺层边坡稳定性耦合判断装置,其特征在于,所述顺层边坡稳定性耦合判断装置还包括:第二获取单元,用于获取所述潜在危险土层的厚度和位置信息;

命令发送单元,用于根据所述潜在危险土层的厚度和位置信息,发送显示命令,所述显示命令包括控制显示器显示支挡结构位置信息和极限深度。

9.一种顺层边坡稳定性耦合判断设备,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4任一项所述顺层边坡稳定性耦合判断方法的步骤。

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4任一项所述顺层边坡稳定性耦合判断方法的步骤。