边坡稳定性分析方法技术

本发明专利技术公开了边坡稳定性分析方法。本发明专利技术的分析方法基于Hunter和Schuster(1968)的解析公式推导及其发展的稳定性图，假设坡脚圆弧破坏机制或深圆圆弧破坏机制，采用满足力矩平衡的极限平衡单刚体解析法的总应力分析，并通过遗传算法优化程序优化得到最小稳定数N和临界滑面，依据获得的临界滑面，根据倾覆力矩等效获得等效容重，再进一步获得安全系数。本发明专利技术获得的安全系数的精确性高，且可获得不同饱和容重、边坡角在各种水位条件下的、与稳定性图配套的等效容重图，为方便、准确的工程实际应用提供了新的工具。

【技术实现步骤摘要】
边坡稳定性分析方法
本专利技术涉及边坡稳定性分析的

技术介绍
稳定性图是稳定性分析的方法之一，该方法提供了一种边坡稳定性快速分析的方式。它们可以被用于初步分析和检查详细的分析，由于稳定性图提供结果如此之快，使得其对设计方案比选特别有用。Taylor(1937)首先基于摩擦圆方法发展了简单的用于评价均质土坡安全系数的稳定性图。该方法引起了众多学者的关注，Bishop&Morgenstern(1960)、Gibson&Morgenstern(1962)、Morgenstern(1963)、Bell(1966)、Spencer(1967)、Hunter&Schuster(1968)、Cousins(1978)和Michalowski(2002)等等，提出各种二维边坡稳定性分析的稳定性图，并在工程实践中得以广泛应用。Gibson&Morgenstern(1962)首先提出了针对强度随深度线性增大的正常固结不排水黏土开挖边坡稳定性的稳定性图，具体而言，他们建立了针对边坡地表剪切强度c0为零并且强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.边坡稳定性分析方法，其特征在于：包括：/n第一步：获取边坡的如下参数：容重参数、边坡几何参数、土强度参数及外部水位参数；/n第二步：以稳定数N的计算式作为优化目标函数，确定其中可变几何参数的约束条件；/n第三步：通过Python程序调用遗传算法库，搜索一个满足所述约束条件的几何参数组合，获得最小稳定数N；/n第四步：根据获得的所述几何参数组合及第一步中获取的初始边坡几何参数确定临界滑面位置；/n第五步：将确定后的临界滑面转换为由临界滑面圆弧半径R，圆弧形临界滑面圆心水平和竖向坐标值x

【技术特征摘要】
1.边坡稳定性分析方法，其特征在于：包括：
第一步：获取边坡的如下参数：容重参数、边坡几何参数、土强度参数及外部水位参数；
第二步：以稳定数N的计算式作为优化目标函数，确定其中可变几何参数的约束条件；
第三步：通过Python程序调用遗传算法库，搜索一个满足所述约束条件的几何参数组合，获得最小稳定数N；
第四步：根据获得的所述几何参数组合及第一步中获取的初始边坡几何参数确定临界滑面位置；
第五步：将确定后的临界滑面转换为由临界滑面圆弧半径R，圆弧形临界滑面圆心水平和竖向坐标值xc和yc表示的临界滑面，并计算临界滑面在外部水位面以上、以下滑体的倾覆力矩；
第六步：根据倾覆力矩等效求解等效容重γequiv；
第七步：根据获得的所述最小稳定数N、所述土强度梯度ρ，以及获得的所述等效容重γequiv代入以下计算式求解安全系数FS：



其中，γ为求解得到的等效容重γequiv。


2.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于：所述第一步中：
所述容重参数包括：土的饱和容重γsat、水的容重γw，外部水位面以上的土的赋值饱和容重γsat、外部水位面以下的土的赋值浮容重γ′；所述边坡几何参数包括边坡角β及边坡高H；所述土强度参数由以下土的不排水强度方程得到：
su(z)＝su0+ρz(2)，
式中su0为坡顶面即z＝0处土的强度，ρ为随深度z线性增大的强度梯度；所述外部水位参数为dW/H，其中，dW表示从边坡顶面往下测得的外部水位深度。


3.根据权利要求1所述的分析方法，其特征在于：所述第二步中，针对圆弧破坏机制，所述目标函数为：



式中α表示圆弧滑面中心角的一半，λ表示圆弧滑面弦线与水平面之间的夹角，M表示无量纲强度梯度参数；
其中：

或
式中h表示边坡内一个特定水位，γw为水的容重，γ′为土的浮容重；H0表示强度梯度线的截距。


4.根据权利要求3所述的分析方法，其特征在于：所述第二步中，所述可变几何参数包括α和λ，其约束条件分别为：α:[0,90°]及λ:[0,β]。


5.根据权利要求4所述的分析方法，其特征在于：所述第四步中，所述临界滑面位置由如下的无量纲参数n确定：



且n为零或负值时，所述临界滑面为通过边坡坡脚的圆弧滑面，即深...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫，杨王致夫，登伍德沃恩格里菲斯，
申请(专利权)人：成都理工大学，上海电机学院，
类型：发明
国别省市：四川;51