一种考虑长期蠕变和基质吸力的土体安全性计算方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑长期蠕变和基质吸力的土体安全性计算方法，包括以下步骤：S1.利用三维激光扫描仪获取计算边坡点云数据，利用所获取的边坡数据建立地形DEM模型；S2.将DEM模型离散为竖直的条柱并获取条柱几何信息；S3.获取土体参数；S4.求解土体滑移面上法向力和剪力；S5.基于位移极限平衡法框架及粘弹塑性模型的条柱力矩平衡，得到考虑蠕变位移和基质吸力条件下求解位移‑时间‑安全系数的非线性方程组；S6.求解土体位移；S7.获取长期安全系数FS。本发明专利技术考虑土体长期蠕变情况，受力分析中加入孔隙压力，稳定分析更贴近实际工程，计算所得的长期安全系数具有较高的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑长期蠕变和基质吸力的土体安全性计算方法
本专利技术涉及土体安全性计算，特别是涉及一种考虑长期蠕变和基质吸力的土体安全性计算方法。
技术介绍
土体安全性计算，对于边坡稳定性分析具有着非常重要的作用，就目前而言，边坡失稳大多呈现三维状态，三维稳定分析方法比二维分析方法更能真实揭示边坡的破坏机制。研究表明对于几何形态和土体特性不同的边坡，二维分析可能低估安全系数2～60％；同时土体的蠕变对工程安全性造成的不利影响；现有蠕变模型主要分为经验-半经验模型，基于一般流变理论的元件模型和黏弹塑性模型。经验－半经验模型一般采用半对数或双对数坐标系下应变或应变率与时间的线性关系来表示。比较典型的经验模型有Singh-Mitchell模型和Mesri模型。Singh-Mitchell模型的应力－应变关系采用指数函数来描述，而Mesri模型采用双曲线函数来描述，两者的应变－时间关系都采用幂函数来描述。基于一般流变理论的模型主要通过元件组合，即从基本力学概念与理论出发，运用数学力学分析方法，用模型元件(牛顿黏性体N、虎克弹性体H、圣维南塑性体S)的组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑长期蠕变和基质吸力的土体安全性计算方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1.利用三维激光扫描仪获取计算边坡点云数据，利用所获取的边坡数据建立地形DEM模型；/nS2.将DEM模型离散为竖直的条柱并获取条柱几何信息；/nS3.获取土体参数；/nS4.求解土体滑移面上法向力和剪力；/nS5.基于位移极限平衡法框架及粘弹塑性模型的条柱力矩平衡，得到考虑蠕变位移和基质吸力条件下求解位移-时间-安全系数的非线性方程组；/nS6.求解土体位移；/nS7.获取长期安全系数FS。/n

【技术特征摘要】
1.一种考虑长期蠕变和基质吸力的土体安全性计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.利用三维激光扫描仪获取计算边坡点云数据，利用所获取的边坡数据建立地形DEM模型；
S2.将DEM模型离散为竖直的条柱并获取条柱几何信息；
S3.获取土体参数；
S4.求解土体滑移面上法向力和剪力；
S5.基于位移极限平衡法框架及粘弹塑性模型的条柱力矩平衡，得到考虑蠕变位移和基质吸力条件下求解位移-时间-安全系数的非线性方程组；
S6.求解土体位移；
S7.获取长期安全系数FS。


2.根据权利要求1所述的一种考虑长期蠕变和基质吸力的土体安全性计算方法，其特征在于：所述步骤S2中将DEM模型离散为竖直的条柱并获取条柱几何信息时，设行界面平行于xoz平面，列界面平行于yoz平面；对于单条条柱的受力情况，采用上标i和j表示该条柱在整个滑体的位置为第i行和第j列；Ni,j为底面法向力，ru为孔压系数；Wi,j为条柱重力；和分别为底滑面剪力平行于xoz和yoz平面的分量；Si,j为和的合力；条间力表示为Qi,j和Gi,j，夹角分别为α，β；和分别为底滑面与x和y轴的夹角；条柱在x和y方向的宽度分别为ΔxandΔy；H为条柱质心。


3.根据权利要求1所述的一种考虑长期蠕变和基质吸力的土体安全性计算方法，其特征在于：所述土体参数通过对现场获得的土样进行试验获取，所述土体参数包括容重γ，粘聚力C，内摩擦角剪切模量G，粘度系数η。


4.根据权利要求2所述的一种考虑长期蠕变和基质吸力的土体安全性计算方法，其特征在于：所述步骤S4包括：
基于条柱极限平衡条件下力的平衡方程，求解剪力Si,j和法向力Ni,j，所述平衡方程如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：周家文，戚顺超，周月，李海波，杨兴国，石安池，范刚，鲁功达，洪望兵，楚文杰，李琦，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51