含侧壁阻力的顺层边坡稳定性计算方法、系统、电子设备以及存储介质技术方案

本发明专利技术实施例公开了含侧壁阻力的顺层边坡稳定性计算方法、系统、电子设备以及存储介质，基于边坡变形特征确定滑坡区和蠕滑变形区；根据摩尔库伦强度准则，坡体侧壁抗滑力分为粘结强度和摩擦强度，考虑侧壁阻力，根据力的矢量性和三角形法则确定滑坡区稳定性系数；考虑蠕滑变形区坡体沿侧壁最不利长大节理面发生破坏，确定蠕滑变形区稳定性系数；考虑降雨因素对蠕滑变形区的影响，确定顺层边坡稳定性。通过引入降雨入渗的速度，可以获取不同时间序列的顺层边坡稳定性，更符合实际，解决了忽略侧壁阻力致使的安全冗余和造价偏高问题，在保证顺层边坡稳定的同时，充分发挥坡体的自稳性能，从而提高工程安全性和经济效益。从而提高工程安全性和经济效益。从而提高工程安全性和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
含侧壁阻力的顺层边坡稳定性计算方法、系统、电子设备以及存储介质


[0001]本公开涉及地质灾害防治工程
，尤其涉及一种含侧壁阻力的顺层边坡稳定性计算方法、系统、电子设备以及存储介质。

技术介绍

[0002]研究软岩顺层边坡变形特征及失稳演化机制利于其灾变时空预测，对工程建设防灾减灾具有指导作用。传统的顺层边坡稳定性评价多从其平面滑移模式出发，将三维空间问题简化为二维平面问题，通过极限平衡分析能够简易明了的进行顺层边坡稳定性评价，在工程建设中得到广泛采用。但该方法忽略了边坡侧壁对坡体滑移的阻碍作用，将坡体的抗滑力来源归于单一的滑面抗剪强度，使得边坡防护设计中材料的强度参数取值偏保守，安全冗余的同时不可避免的提高了工程造价。顺层边坡的主滑方向并不完全与岩层倾向一致，现有的二维极限平衡分析难以有效表征顺层边坡主滑方向偏离岩层倾向的成因，以及这一现象对边坡稳定性的影响。
[0003]在相关技术中，将顺层边坡变形划为滑动区和蠕滑变形区，考虑侧壁阻力的条件下确定滑动区和蠕滑变形区各自的稳定性，但是滑动区和蠕滑变形区的稳定性存在关联，若蠕滑变形区滑动，其将诱发滑动区变形，而滑动区滑动，蠕滑变形区前缘临空，但不一定滑动。滑动区在上次滑动时发育基岩陡坎，冲沟，利用地表排水，另外滑坡堆积体松散，其内部空隙较多，降雨不容易入渗。滑动区和蠕滑变形区的稳定性主要受到降雨因素控制，对降雨蠕滑变形区而言，降雨对其稳定性影响较大，降雨入渗导致蠕滑变形区的坡体含水率上升，抗剪强度参数降低，容易诱发滑坡启动。因此，需要考虑降雨条件的影响确定边坡稳定性。

技术实现思路

[0004]提供该公开内容部分以便以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。该公开内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。
[0005]本公开实施例提供了一种含侧壁阻力的顺层边坡稳定性计算方法、系统、电子设备以及存储介质，着重的考虑了降雨因素影响对蠕滑变形区的影响，充分考虑降雨入渗对其稳定性的影响，通过引入降雨入渗的速度，可以获取不同时间序列的顺层边坡稳定性，更符合实际，解决了忽略侧壁阻力致使的安全冗余和造价偏高问题，考虑了主滑方向偏离岩层倾向的成因及其对稳定性的影响。在保证顺层边坡稳定的同时，充分发挥坡体的自稳性能，从而提高工程安全性和经济效益。
[0006]第一方面，本公开实施例提供了含侧壁阻力的顺层边坡稳定性计算方法，包括：基于边坡变形特征确定滑坡区和蠕滑变形区；根据摩尔库伦强度准则，坡体侧壁抗滑力分为粘结强度和摩擦强度，考虑侧壁阻力，根据力的矢量性和三角形法则确定滑坡区稳定性系
数；考虑蠕滑变形区坡体沿侧壁最不利长大节理面发生破坏，忽略粘结强度确定蠕滑变形区稳定性系数；考虑降雨因素对蠕滑变形区的影响，对蠕滑变形区稳定性系数折减，确定顺层边坡稳定性。
[0007]结合第一方面的实施例，在一些实施例中，所述根据摩尔库伦强度准则，坡体侧壁抗滑力分为粘结强度和摩擦强度，考虑侧壁阻力，根据力的矢量性和三角形法则确定滑坡区稳定性系数，包括：
[0008]考虑侧壁阻力的顺层边坡抗滑力为底滑面黏结强度Tc、底滑面摩擦强度侧壁黏结强度T'c和侧壁摩擦强度其关系表达式为:
[0009][0010]根据力的矢量性和三角形法则，建立坡体沿主滑方向滑移时的下滑力T和抗滑力T
′
计算式
[0011]T＝T0·
cosβ＝Gsinδcosβ
[0012][0013]建立顺层边坡主滑方向偏离岩层倾向时的三维坡体模型，进一步得到考虑侧壁阻力的顺层边坡坡体抗滑力T
′
计算为：
[0014][0015]据之，考虑侧壁阻力的顺层边坡滑坡区稳定性系数k1计算为：
[0016][0017]式中，G为坡体三维重力，S为坡体侧壁面积，c为坡体的底滑面处滑带土的粘聚力，为坡体的底滑面处滑带土的内摩擦角，c
’
为坡体侧壁粘聚力，为坡体侧壁内摩擦角，β为顺层边坡主滑方向偏离岩层倾向的夹角，δ为边坡坡角，H为坡体厚度，L为底滑面长度，b为底滑面宽度，μ为侧壁摩擦系数。
[0018]结合第一方面的实施例，在一些实施例中，所述考虑蠕滑变形区坡体沿侧壁最不利长大节理面发生破坏，忽略粘结强度确定蠕滑变形区稳定性系数，包括：
[0019][0020]式中，γ为滑体平均重度，h为滑体厚度，k2考虑侧壁阻力的顺层边坡蠕滑变形区稳定性系数k2。
[0021]结合第一方面的实施例，在一些实施例中，所述考虑降雨因素对蠕滑变形区的影
响，对蠕滑变形区稳定性系数折减，确定顺层边坡稳定性，包括：
[0022]假设降雨后坡面无地表水，忽略降雨入渗滞后效应，假设蠕滑变形区基岩覆盖土体为均质土体，根据达西定律，确定降雨入渗速度
[0023][0024]式中，V为入渗速度，a为渗透系数，i为水力比降，Gs为土粒相对密度，Sr为土体饱和度，р为土体干密度；
[0025]基于降雨入渗速度，对蠕滑变形区稳定性系数折减，并确定顺层边坡稳定性
[0026][0027]式中，K为顺层边坡稳定性，A1为滑坡区赤平投影面积，A2为蠕滑变形区赤平投影面积，T为连续降雨时间，若单日降雨量＜12mm，则视为未降雨。
[0028]第二方面，本公开实施例提供了一种含侧壁阻力的顺层边坡稳定性计算系统，包括：
[0029]边坡变形单元，基于边坡变形特征确定滑坡区和蠕滑变形区；
[0030]滑坡区稳定单元，根据摩尔库伦强度准则，坡体侧壁抗滑力分为粘结强度和摩擦强度，考虑侧壁阻力，根据力的矢量性和三角形法则确定滑坡区稳定性系数；
[0031]蠕滑变形区稳定单元，考虑蠕滑变形区坡体沿侧壁最不利长大节理面发生破坏，忽略粘结强度确定蠕滑变形区稳定性系数；
[0032]边坡稳定单元，考虑降雨因素对蠕滑变形区的影响，对蠕滑变形区稳定性系数折减，确定顺层边坡稳定性。
[0033]结合第二方面的实施例，在一些实施例中，所述滑坡区稳定单元，根据摩尔库伦强度准则，坡体侧壁抗滑力分为粘结强度和摩擦强度，考虑侧壁阻力，根据力的矢量性和三角形法则确定滑坡区稳定性系数，包括：
[0034]考虑侧壁阻力的顺层边坡抗滑力为底滑面黏结强度Tc、底滑面摩擦强度侧壁黏结强度T'c和侧壁摩擦强度其关系表达式为:
[0035][0036]根据力的矢量性和三角形法则，建立坡体沿主滑方向滑移时的下滑力T和抗滑力T
′
计算式
[0037]T＝T0·
cosβ＝Gsinδcosβ
[0038][0039]建立顺层边坡主滑方向偏离岩层倾向时的三维坡体模型，进一步得到考虑侧壁阻力的顺层边坡坡体抗滑力T
′
计算为：
[0040][0041]据之，考虑侧壁阻力的顺层边坡滑坡区稳定性系数k1计算为：
[0042][0043]式中，G本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含侧壁阻力的顺层边坡稳定性计算方法，其特征在于，所述方法包括：基于边坡变形特征确定滑坡区和蠕滑变形区；根据摩尔库伦强度准则，坡体侧壁抗滑力分为粘结强度和摩擦强度，考虑侧壁阻力，根据力的矢量性和三角形法则确定滑坡区稳定性系数；考虑蠕滑变形区坡体沿侧壁最不利长大节理面发生破坏，忽略粘结强度确定蠕滑变形区稳定性系数；考虑降雨因素对蠕滑变形区的影响，对蠕滑变形区稳定性系数折减，确定顺层边坡稳定性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据摩尔库伦强度准则，坡体侧壁抗滑力分为粘结强度和摩擦强度，考虑侧壁阻力，根据力的矢量性和三角形法则确定滑坡区稳定性系数，包括：考虑侧壁阻力的顺层边坡抗滑力为底滑面黏结强度Tc、底滑面摩擦强度侧壁黏结强度T'c和侧壁摩擦强度其关系表达式为:根据力的矢量性和三角形法则，建立坡体沿主滑方向滑移时的下滑力T和抗滑力T
′
计算式T＝T0·
cosβ＝Gsinδcosβ建立顺层边坡主滑方向偏离岩层倾向时的三维坡体模型，进一步得到考虑侧壁阻力的顺层边坡坡体抗滑力T
′
计算为：据之，考虑侧壁阻力的顺层边坡滑坡区稳定性系数k1计算为：式中，G为坡体三维重力，S为坡体侧壁面积，c为坡体的底滑面处滑带土的粘聚力，为坡体的底滑面处滑带土的内摩擦角，c
’
为坡体侧壁粘聚力，为坡体侧壁内摩擦角，β为顺层边坡主滑方向偏离岩层倾向的夹角，δ为边坡坡角，H为坡体厚度，L为底滑面长度，b为底滑面宽度，μ为侧壁摩擦系数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述考虑蠕滑变形区坡体沿侧壁最不利长大节理面发生破坏，忽略粘结强度确定蠕滑变形区稳定性系数，包括：
式中，γ为滑体平均重度，h为滑体厚度，k2考虑侧壁阻力的顺层边坡蠕滑变形区稳定性系数k2。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述考虑降雨因素对蠕滑变形区的影响，对蠕滑变形区稳定性系数折减，确定顺层边坡稳定性，包括：假设降雨后坡面无地表水，忽略降雨入渗滞后效应，假设蠕滑变形区基岩覆盖土体为均质土体，根据达西定律，确定降雨入渗速度式中，V为入渗速度，a为渗透系数，i为水力比降，Gs为土粒相对密度，Sr为土体饱和度，р为土体干密度；基于降雨入渗速度，对蠕滑变形区稳定性系数折减，并确定顺层边坡稳定性式中，K为顺层边坡稳定性，A1为滑坡区赤平投影面积，A2为蠕滑变形区赤平投影面积，T为连续降雨时间，若单日降雨量＜12mm，则视为未降雨。5.一种含侧壁阻力的顺层边坡稳定性计算系统，其特征在于，所述系统包括：边坡变形单元，基于边坡变形特征确定滑坡区和蠕滑变形区；滑坡区稳定单元，根据摩尔库伦强度准则，坡体侧壁抗滑力分为粘结强度和摩擦强度，考虑侧壁阻力，根据力的矢量性和三角形法则确定滑坡区稳定...

【专利技术属性】
技术研发人员：邬凯，向波，张乐，赵海松，王毅，魏安辉，
申请(专利权)人：四川省公路规划勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：