一种土石坝坝坡稳定性分析方法、系统及电子设备技术方案

本发明专利技术公开一种土石坝坝坡稳定性分析方法、系统及电子设备，涉及电子数字数据处理技术领域。本发明专利技术通过推导建立土石坝非线性强度参数与线性强度计算参数的转换关系，并将滑裂面上的非线性强度指标用等效的线性强度指标(即等效凝聚力和等效内摩擦角)代替，能够快速计算坝坡可靠指标，评价坝坡稳定性。评价坝坡稳定性。评价坝坡稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种土石坝坝坡稳定性分析方法、系统及电子设备


[0001]本专利技术涉及电子数字数据处理
，特别是涉及一种土石坝坝坡稳定性分析方法、系统及电子设备。

技术介绍

[0002]土石坝坝坡稳定是工程设计过程中一项重要工作，传统的坝坡稳定分析采用单一安全系数法，也就是用抗力和作用效应的比值来表示的安全系数F。在这种定义方法中，无论是抗力还是作用力，都是采用一个定值来表示，无法考虑计算模型和计算参数等的不确定因素。传统的单一安全系数法不能充分的反映设计的差异和敏感性，安全系数的允许值也全靠工程经验来确定，所以传统的安全系数不能充分的反映设计的差异和敏感性。而可靠度分析方法可以为岩土工程中包含的不确定性因素提供一个系统的、定量的解决途径。在分析坝坡稳定时，为了考虑材料参数的不确定性，有必要在传统安全系数法的基础上，通过可靠度法复核计算其稳定性。
[0003]通常来说，土的抗剪强度指标通常采用线性的摩尔库伦公式计算，计算公式为：
[0004][0005]式中，τ是土的抗剪强度，c是有效应力抗剪强度凝聚力，σ
n
是法向有效应力，是有效应力抗剪强度摩擦角。
[0006]现有规范《碾压式土石坝设计规范》NB/T 10872
‑
2021规定，对于堆石、碎石、砂、砂砾石等粗颗粒料采用非线性抗剪强度指标计算，计算公式如下：
[0007][0008]其中，σ3为小主应力，是一个大气压下的内摩擦角，为σ3增加一个对数周期下内摩擦角的减小值，p
a
为大气压力。
[0009]在计算坝坡稳定可靠指标时，若采用公式(2)所示的非线性强度指标，会导致土石坝可靠指标的计算较为复杂。

技术实现思路

[0010]为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种土石坝坝坡稳定性分析方法、系统及电子设备。
[0011]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0012]一种土石坝坝坡稳定性分析方法，包括：
[0013]基于土石坝的作用效应和抗力确定安全系数；
[0014]基于等效凝聚力和等效内摩擦角确定所述安全系数的均值和所述安全系数的标准差；
[0015]基于所述安全系数的均值和所述安全系数的标准差确定土石坝坝坡的可靠指标；
[0016]基于所述可靠指标进行土石坝坝坡稳定性分析。
[0017]可选地，采用计及条块间作用力的毕肖普法确定所述安全系数；所述安全系数为：
[0018][0019]式中，F为安全系数，W为土条重力，V为垂直惯性力，u为作用于土条底面的孔隙压力，α为条块重力线与通过此条底面中点的半径之间的夹角，b为土条宽度，c'为土条底面的有效应力抗剪强度粘聚力的标准值，φ'为土条底面的有效应力抗剪强度摩擦角的标准值，M
c
为地震水平惯性力对圆心的力矩，R为圆弧半径。
[0020]可选地，采用等效凝聚力和等效内摩擦角的均值计算确定所述安全系数的均值。
[0021]可选地，所述安全系数的标准差的确定公式为：
[0022][0023]式中，σ
F
为安全系数的标准差，ΔF
i
为第i个土层的安全系数的平均值，i＝1,2,...,n。
[0024]可选地，所述可靠指标的确定公式为：
[0025][0026]式中，β为可靠指标，σ
F
为安全系数的标准差，μ
F
为安全系数的均值。
[0027]可选地，所述等效凝聚力的确定公式为：
[0028][0029]式中，c
*
为等效凝聚力，为一个大气压下的内摩擦角，为增加一个对数周期的有效应力抗剪强度强度内摩擦角的减小值，σ3为土体的有效小主应力，p
a
为大气压力，σ
n
为土体的法向有效应力，σ
n,0
为土体在0点处的法向有效应力，d为导数符号。
[0030]可选地，等效内摩擦角的确定公式为：
[0031][0032]式中，为等效内摩擦角，为一个大气压下的内摩擦角，为增加一个对数周期的有效应力抗剪强度强度内摩擦角的减小值，σ3为土体的有效小主应力，p
a
为大气压力，σ
n
为土体的法向有效应力，σ
n,0
为土体在0点处的法向有效应力，d为导数符号，σ
3,0
为土体在0点处的有效小主应力；有效小主应力为小于有效应力设定值的应力。
[0033]一种土石坝坝坡稳定性分析系统，应用于上述的土石坝坝坡稳定性分析方法；所述系统包括：
[0034]安全系数确定模块，用于基于土石坝的作用效应和抗力确定安全系数；
[0035]均值
‑
标准差确定模块，用于基于等效凝聚力和等效内摩擦角确定所述安全系数的均值和所述安全系数的标准差；
[0036]可靠指标确定模块，用于基于所述安全系数的均值和所述安全系数的标准差确定土石坝坝坡的可靠指标；
[0037]等效线性强度确定模块，用于基于等效凝聚力和等效内摩擦角确定土石坝的等效线性强度；
[0038]稳定性分析模块，用于基于所述可靠指标进行土石坝坝坡稳定性分析。
[0039]一种电子设备，包括：
[0040]存储器，用于存储计算机程序；
[0041]处理器，与所述存储器连接，用于调取并执行所述计算机程序，以实施上述的土石坝坝坡稳定性分析方法。
[0042]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0043]本专利技术通过推导建立土石坝非线性强度参数与线性强度计算参数的转换关系，并将滑裂面上的非线性强度指标用等效的线性强度指标(即等效凝聚力和等效内摩擦角)代替，能够快速计算坝坡可靠指标，评价坝坡稳定性。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1为本专利技术提供的土石坝坝坡稳定性分析方法的流程图；
[0046]图2为本专利技术提供的圆弧滑动条分法抗滑稳定计算示意图；其中，图2的(a)为分条示意图，图2的(b)为条块载荷示意图。
具体实施方式
[0047]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0048]本专利技术的目的是提供一种土石坝坝坡稳定性分析方法、系统及电子设备，将滑裂面上的非线性强度指标用等效的线性强度指标代替，以快速计算坝坡可靠指标，进而实现坝坡稳定性的有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土石坝坝坡稳定性分析方法，其特征在于，包括：基于土石坝的作用效应和抗力确定安全系数；基于等效凝聚力和等效内摩擦角确定所述安全系数的均值和所述安全系数的标准差；基于所述安全系数的均值和所述安全系数的标准差确定土石坝坝坡的可靠指标；基于所述可靠指标进行土石坝坝坡稳定性分析。2.根据权利要求1所述的土石坝坝坡稳定性分析方法，其特征在于，采用计及条块间作用力的毕肖普法确定所述安全系数；所述安全系数为：式中，F为安全系数，W为土条重力，V为垂直惯性力，u为作用于土条底面的孔隙压力，α为条块重力线与通过此条底面中点的半径之间的夹角，b为土条宽度，c'为土条底面的有效应力抗剪强度粘聚力的标准值，φ'为土条底面的有效应力抗剪强度摩擦角的标准值，M
c
为地震水平惯性力对圆心的力矩，R为圆弧半径。3.根据权利要求1所述的土石坝坝坡稳定性分析方法，其特征在于，采用等效凝聚力和等效内摩擦角的均值计算确定所述安全系数的均值。4.根据权利要求1所述的土石坝坝坡稳定性分析方法，其特征在于，所述安全系数的标准差的确定公式为：式中，σ
F
为安全系数的标准差，ΔF
i
为第i个土层的安全系数的平均值，i＝1,2,...,n。5.根据权利要求1所述的土石坝坝坡稳定性分析方法，其特征在于，所述可靠指标的确定公式为：式中，β为可靠指标，σ
F
为安全系数的标准差，μ
F
为安全系数的均值。6.根据权利要求1所述的土石坝坝坡稳定性分析方法，其特征在于，所述等效凝聚力的确定公式为：式中，c
*
为等效凝聚力，为一个大气压下的内摩擦角，为增加一个对数周期的有效应力抗剪强度强度内摩擦角的减小值...

【专利技术属性】
技术研发人员：周恒，黎康平，李锋，蔡新合，周邠鹏，李跃涛，吕庆超，孔锐，蒲诚，
申请(专利权)人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：