【技术实现步骤摘要】
一种结合岩土材料特性的落石轨迹三维预测分析方法
本专利技术属于地质灾害防治工程与数值计算领域，具体涉及一种结合岩土材料特性的落石轨迹三维预测分析方法。
技术介绍
崩塌落石在重庆市乃至我国山区分布广泛、暴发频繁、危害严重，是山区交通、城建、地质环境保护领域三大地质灾害类型之一。为工程防治崩塌落石灾害，常常采用拦石网、拦石墙、拦石堤、拦石栅栏、棚洞等被动防护系统拦截、遮蔽落石体，通过阻止崩塌落石冲击居民区、公路、铁路等被保护对象而达到减灾防灾的目的。由于崩塌落石灾害威胁范围即为其运动所达区域，威胁能力来自于其冲击毁损能力，所以，在研究与工程实践中，预测和计算其可能的运动路径、冲击动能、威胁区域便成了合理确定被动防治方案，乃至防治成败的关键。国内外技术文献中均规定或建议：拦石网等被动防治系统布置的位置、走向和范围均需要依据崩塌落石运动计算的结果优选，应优选弹跳高度小、运动动能小的区段布设，以充分发挥被动防治系统的拦截性能，减少翻越和系统毁损风险，进而提升防治效益。但是，由于缺乏可靠的、便于工程人员使用的辅助...
【技术保护点】
1.一种结合岩土材料特性的落石轨迹三维预测分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/nS1：将拟预测区域典型陡崖坡面几何形态转换为坐标数据，将坐标点排序后采用多项式对相邻点直线段进行描述并以张量表达；/nS2：根据实体落石试验得到不同岩土体接触参数，对构成坡面的多段线按岩土体的不同采用在材料赋值区间内随机赋值接触参数的方法形成材料参数矩阵；/nS3：将落石初始位置及状态参数装载为初始矩阵；/nS4：基于改进GJK算法与ODE轨迹算法对落石运动轨迹迭代计算；/nS5：在剖面预测概率模型基础上引入包含横移比的落石三维预测算法对落石在平面内的分布规律预测；/nS6：生成满足特定...
【技术特征摘要】
1.一种结合岩土材料特性的落石轨迹三维预测分析方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1：将拟预测区域典型陡崖坡面几何形态转换为坐标数据，将坐标点排序后采用多项式对相邻点直线段进行描述并以张量表达；
S2：根据实体落石试验得到不同岩土体接触参数，对构成坡面的多段线按岩土体的不同采用在材料赋值区间内随机赋值接触参数的方法形成材料参数矩阵；
S3：将落石初始位置及状态参数装载为初始矩阵；
S4：基于改进GJK算法与ODE轨迹算法对落石运动轨迹迭代计算；
S5：在剖面预测概率模型基础上引入包含横移比的落石三维预测算法对落石在平面内的分布规律预测；
S6：生成满足特定空间规律的防护结构设置区域。
2.根据权利要求1所述的一种结合岩土材料特性的落石轨迹三维预测分析方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：将拟预测区域典型陡崖坡面几何形态转换为坐标数据对落石运动分析问题所需的地形及防护结构外形边界轮廓进行确定；
其中在建模中，应满足以下建模准则：
(1)模型边界：用于区分轨迹预测分析工作区与不参与信息拾取的非工作区；
数据的最低点高程的0.9倍高程作为底界；以图形界面绘制或导入数据的最高点高程的1.1倍作为顶界；数据的最小平距的0.9倍作为左界；以图形界面绘制或导入数据的最大平距的1.1倍作为右界；
(2)几何组成：用于绘制具体的建模信息；
①线段：将两个坐标点进行连线，以代表坡面或支护结构的非封闭区域；
②在陡崖及其下部斜坡面边界插值加密线段以提高计算精度；
陡崖及其下部斜坡面与防护结构形成含N点的集合采用N-1条多段线表示，将表达多段线的多项式以矩阵形式表达。
3.根据权利要求2所述的一种结合岩土材料特性的落石轨迹三维预测分析方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：根据实体落石试验得到不同岩土体接触参数，对构成坡面的多段线按岩土体的不同采用在材料赋值区间内随机赋值接触参数的方法形成材料参数矩阵，对包含预设防护结构的模型，同样采用在材料赋值区间内随机赋值接触参数的方法形成材料参数矩阵；
包括以下步骤：
①将实体落石试验得到的不同岩土体接触参数数据组成数据库，按地层岩性、地质构造对岩土体的接触参数进行分类和整理，形成不同类别的材料矩阵；
②将陡崖及其下部斜坡轮廓按节点划分为多段线组连续曲线，对不同岩土体属性区域内多段线按其与数据库对应的接触参数进行赋值，实现对落石接触区域岩土物理力学特性的准确表达。
4.根据权利要求3所述的一种结合岩土材料特性的落石轨迹三维预测分析方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶四桥，李珂，林常青，
申请(专利权)人：重庆交通大学，广东东林工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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