一种计算含软弱夹层顺层岩质边坡渐进破坏的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113569456A(43)申请公布日2021.10.29(21)申请号202110911656.9(22)申请日2021.08.10(71)申请人西南石油大学地址610500四川省成都市新都区新都大道8号申请人成都苏杜地质工程咨询有限公司(72)发明人苏培东唐雨生戚宗轲马云长邱鹏李有贵(74)专利代理机构北京东方盛凡知识产权代理事务所(普通合伙)11562代理人李娜(51)Int.Cl.G06F30/23(2020.01)G06F111/10(2020.01)G06F119/14(2020.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称一种计算含软弱夹层顺层岩质边坡渐进破坏的方法(57)摘要本发明公开了一种计算含软弱夹层顺层岩质边坡渐进破坏的方法，包括：建立边坡几何模型；通过有限元法对边坡模型设置摩尔库伦本构模型，经计算获得应力应变参数，通过应力应变参数，构建应变软化摩尔库伦本构模型，边坡模型的滑床、滑体采用摩尔库伦本构模型，滑带采用应变软化摩尔库伦本构模型，经计算得到软化后的强度参数，将软化后的强度参数代入到极限平衡方程中，求解安全系数；通过安全系数获取边坡渐进破坏程度。本发明根据有限元法对边坡模型进行解析，并通过极限平衡法计算安全系数，不仅能表现边坡渐进破坏的过程，还能够通过安全系数获取边坡渐进破坏过程中的失稳情况。CN113569456ACN113569456A权利要求书1/2页1.一种计算含软弱夹层顺层岩质边坡渐进破坏的方法，其特征在于，包括：S1：获取边坡的几何参数，根据所述几何参数建立边坡模型，所述边坡模型包括滑床、滑体、滑带；S2：利用有限元法对所述边坡模型设置预设塑性模型，所述预设塑性模型为摩尔库伦本构模型，所述边坡模型基于所述摩尔库伦本构模型进行计算，获得应力及应变参数；S3：通过所述应力及应变参数，构建应变软化摩尔库伦本构模型；S4：在所述边坡受到推力的情况下，所述滑带基于所述应变软化摩尔库伦本构模型进行计算，所述滑床、滑体基于所述摩尔库伦本构模型进行计算，获得软化后的强度参数；S5：将所述滑体垂直划分为n个条块，基于所述软化后的强度参数对所述条块进行应力计算，获得所述滑体的抗滑力和下滑力；基于所述滑体的抗滑力和下滑力，根据极限平衡法计算得到整体安全系数；S6：通过所述整体安全系数的变化情况，获取边坡的渐进破坏程度。2.根据权利要求1所述的计算含软弱夹层顺层岩质边坡渐进破坏的方法，其特征在于：所述应力及应变参数包括最大塑性剪应变增量、最小塑性剪应变增量、内摩擦角和粘聚力；所述内摩擦角和粘聚力表示强度参数。3.根据权利要求2所述的计算含软弱夹层顺层岩质边坡渐进破坏的方法，其特征在于：所述S3：通过所述应力及应变参数，构建应变软化摩尔库伦本构模型的方法如下：S301：基于最大塑性剪应变增量、最小塑性剪应变增量获取塑性剪应变增量；S302：将所述塑性剪应变增量作为软化参数，并获取软化参数与软弱夹层的强度参数的数学关系；S303：通过软化参数与软弱夹层的强度参数的数学关系，得到应变软化摩尔库伦本构模型。4.根据权利要求3所述的计算含软弱夹层顺层岩质边坡渐进破坏的方法，其特征在于：基于最大塑性剪应变增量、最小塑性剪应变增量获得所述塑性剪应变增量的计算公式为：其中，ΔKps为塑性剪应变增量，和分别代表最大、最小塑性剪应变增量；代表塑性体积剪应变增量。5.根据权利要求4所述的计算含软弱夹层顺层岩质边坡渐进破坏的方法，其特征在于：所述软弱夹层的强度参数如下公式表示：其中，ω(γ)代表强度参数，ωp代表软弱夹层的强度参数峰值，ωr代表软弱夹层的强度参数残余值，γ代表软化参数；γr代表残余状态对应的软化参数阈值。6.根据权利要求5所述的计算含软弱夹层顺层岩质边坡渐进破坏的方法，其特征在于：所述软化参数与软弱夹层的强度参数的数学关系为：2CN113569456A权利要求书2/2页其中，c(γ)、分别为粘聚力、内摩擦角与软化参数γ的关系函数，cp、分别代表峰值处的粘聚力、内摩擦角，γr、cr、分别代表残余状态对应的软化参数阈值、粘聚力、内摩擦角。7.根据权利要求6所述的计算含软弱夹层顺层岩质边坡渐进破坏的方法，其特征在于：所述应变软化摩尔库伦本构模型为：其中，σ代表应力，σ1、σ3分别代表第一主应力与第三主应力，其中第一主应力大于第三主应力，c(γ)、分别为粘聚力、内摩擦角与软化参数γ的关系函数。8.根据权利要求1所述的计算含软弱夹层顺层岩质边坡渐进破坏的方法，其特征在于：所述S5，计算整体安全系数的步骤为：S501：将所述滑体由上到下垂直划分为n个的条块，基于软化后的强度参数对所述条块进行应力计算，得到整个滑体的抗滑力及下滑力，整个滑体的抗滑