【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土木、水利、矿山、公路等边坡工程，具体涉及一种边坡三维最危险滑裂面搜索方法、设备及存储介质。
技术介绍
1、最危险滑裂面搜索是岩土工程领域的热点研究课题之一。大量复杂的边坡工程问题在相关的公路、铁路、水利、港口、土木等行业工程建设中不断涌现。然而，最危险滑裂面搜索是边坡工程中亟待解决的问题之一，也是边坡工程中最基本的问题之一。因此，在土木工程、水利工程及交通工程的行业背景下，开展最危险滑裂面搜索研究，理论意义深远，工程应用前景广泛。
2、目前，在三维最危险滑裂面搜索方面，研究者们通过优化算法、人工智能算法等手段，不断改进滑面搜索的效率和精度。如公开号为cn105787277b的中国专利，公开了一种边坡三维临界滑裂面搜索方法，根据构建的三维椭球滑裂面，依据最小势能原理得到边坡的安全系数，通过遗传算法搜索临界滑裂面，该方法搜索的滑面仅为椭球面，不具有一般性，适用范围有限；安全系数计算方法采用最小势能原理，而工程中普遍采用极限平衡法，也让该方法应用受限。尽管边坡三维滑面搜索已经取得了一定的进展，但仍存在一些挑战和问题需要进一步研究。例如，三维安全系数的求解方法复杂且常常不收敛，致使优化函数不能求解，进而无法实现最危险滑面搜索；三维最危险滑面假设形态过于简单，不具有普遍性；复杂滑面形态则控制参数过多不易实现或陷入局部最优。
技术实现思路
1、本专利技术提出的一种边坡三维最危险滑裂面搜索方法、设备及存储介质，可至少解决
技术介绍
中的技术问题之一。
2、为实
3、一种边坡三维最危险滑裂面搜索方法，包括以下步骤，
4、步骤s101：三维幂函数滑裂面的构建，根据边坡尺寸构建三维幂函数滑裂面方程，根据构建的三维幂函数滑裂面方程中的控制参数（ x0， z0， r， n， θ）构建三维滑裂面；
5、步骤s102：二维圆弧主滑面搜索，确定目标函数自变量（ x0、 z0、 r），通过遗传算法搜索得到目标函数的最小值，即得到了边坡二维主滑面；
6、步骤s103：三维最危险幂函数滑面搜索，确定目标函数自变量（ n、 θ），通过遗传算法搜索得到目标函数的最小值，即得到了边坡三维最危险滑裂面。
7、进一步的，所述步骤s101包括以下步骤，
8、步骤s1011：边坡尺寸确定，对边坡设定坐标系，测定边坡的坡高、坡率，以及其坡体材料参数黏聚力 c、内摩擦角 φ和重度 γ；
9、步骤s1012：假定幂函数滑裂面的主滑面中心坐标为（ x0、0、 z0），滑动半径为r，以主滑面为基础，向另一个坐标轴y轴方向进行三维扩展，得到一簇三维幂函数滑裂面方程z=f（x0，z0，r，n）；同时，为体现幂函数滑裂面的一般化，设定幂函数滑裂面与水平面有一夹角，大小为 θ，边坡三维幂函数滑裂面的一般方程为： z= f（ x0， z0， r， n， θ）。如图2所示，建立坐标系下的方程表示为：
10、(1)
11、式中, n为正实数， ry为滑裂面在 y方向的半轴长度；
12、步骤s1013：确定控制参数，根据三维幂函数滑裂面方程中的控制参数的确切值或范围，可以确定一系列的三维幂函数滑裂面，继而实现三维滑裂面的构建。
13、进一步的，所述步骤s102包括以下步骤，
14、步骤s1021：二维圆弧主滑面搜索，依据登记号为2017sr508712的中国计算机软著，公开的一种基于遗传算法的滑面正应力修正边坡稳定性计算软件，将圆弧的圆心坐标 x0、 z0以及圆弧半径 r作为目标函数自变量，依据构造滑面正应力分布的二维极限平衡法得到边坡的安全系数即确定了目标函数，通过遗传算法搜索得到目标函数的最小值，即获取到相应的 x0、 z0、 r，实现二维圆弧主滑面的构造。
15、进一步的，所述步骤s103包括以下步骤，
16、步骤s1031：计算安全系数，依据登记号为2018sr695247的中国计算机软著，公开的一种基于滑面正应力修正三维边坡稳定性计算软件，将由步骤s101确定的三维幂函数滑裂面方程 z= s与其边坡坡面方程 z= g；边坡土体材料参数黏聚力 c、内摩擦角 φ和重度 γ，代入由三个力平衡和一个垂直方向（ y方向）力矩平衡获取的方程组，依据基于滑面正应力修正的三维极限平衡法(登记号为2018sr695247的中国计算机软著)求解得到安全系数，即确定了搜索的目标函数。
17、步骤s1032：将控制参数 n与 θ作为目标函数自变量，采用遗传算法搜索得到目标函数的最小值，即获取到相应的 n与 θ，实现三维最危险滑裂面的搜索。
18、又一方面，本专利技术还公开一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上述方法的步骤。
19、再一方面，本专利技术还公开一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上方法的步骤。
20、由上述技术方案可知，本专利技术公开一种边坡三维最危险滑裂面搜索方法包括步骤s101：三维幂函数滑裂面的构建，根据边坡尺寸构建三维幂函数滑裂面方程，根据构建的三维幂函数滑裂面方程中的控制参本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种边坡三维最危险滑裂面搜索方法，其特征在于，包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的边坡三维最危险滑裂面搜索方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的边坡三维最危险滑裂面搜索方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的边坡三维最危险滑裂面搜索方法，其特征在于：所述步骤S103包括以下步骤，
5.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
6.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
【技术特征摘要】
1.一种边坡三维最危险滑裂面搜索方法，其特征在于，包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的边坡三维最危险滑裂面搜索方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的边坡三维最危险滑裂面搜索方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的边坡三维最危险滑裂面搜索方法，其特征在于：所述步骤s103包括以下...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢坤林，梅一帆，杨扬，李家辉，秦涛，贾森林，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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