一種邊坡穩定安全分析全息法
【技術領域】
[0001]本發明屬于土木工程、巖土工程、水利水電與交通工程的邊坡技術領域，具體地涉及一種邊坡穩定安全分析全息法，主要用于邊坡的穩定分析及邊坡處理設計。
【背景技術】
[0002]邊坡的穩定安全性分析方法有很多，主要方法分為極限平衡法和有限元強度折減法兩類。極限平衡法是先計算給定滑動面的安全系數，再通過優化技術找到最危險滑動面；有限元強度折減法是通過分析塑性連通區域確定最危險滑動面。一方面在最危險滑動面的確定方面方法還未成熟，另一方面最終得到的邊坡穩定性信息主要是最危險滑動面位置和最小滑動安全系數，信息比較單一。
【發明內容】
[0003]本發明的技術解決問題是:克服現有技術的不足，提供一種邊坡穩定安全分析全息法，其獲得的數據準確、全面。
[0004]本發明的技術解決方案是:這種邊坡穩定安全分析全息法，包括以下步驟:
[0005](I)對給定邊坡滑動面的滑入點和滑出點的位置，計算指定滑動機制和/或限制條件下的一定分辨率間隔的所有滑動面的安全系數；
[0006](2)通過優化方法找到通過滑入點和滑出點這兩點中滿足指定滑動機制和/或限制條件下的所有滑動面中安全系數最小的滑動面。
[0007](3)給出以滑入點、滑出點位置為縱橫坐標軸的邊坡穩定安全系數等值線圖。
[0008]本發明通過計算指定滑動機制和/或限制條件下的所有滑動面的安全系數，然后通過優化方法找到通過滑入點和滑出點這兩點中滿足指定滑動機制和/或限制條件下的所有滑動面中安全系數最小的滑動面，并給出以滑入滑出點的位置為縱橫坐標的安全系數等值線圖。所以獲得的數據準確、全面。
【附圖說明】
[0009]圖1a示出了實施根據本發明的方法得到的邊坡圓弧滑動機制的安全系數等值線；圖1b示出了最小安全系數滑動面圓弧。
[0010]圖2示出了根據本發明的邊坡穩定安全分析全息法的流程圖。
【具體實施方式】
[0011]如圖2所示，這種邊坡穩定安全分析全息法，包括以下步驟:
[0012](I)對給定邊坡滑動面的滑入點和滑出點的位置，計算指定滑動機制和/或限制條件下的所有滑動面的安全系數；
[0013](2)通過優化方法找到通過滑入點和滑出點這兩點中滿足指定滑動機制和/或限制條件下的所有滑動面中安全系數最小的滑動面。
[0014]本發明通過計算指定滑動機制和/或限制條件下的所有滑動面的安全系數，然后通過優化方法找到通過滑入點和滑出點這兩點中滿足指定滑動機制和/或限制條件下的所有滑動面中安全系數最小的滑動面，所以獲得的數據準確、全面。
[0015]另外，如圖la、lb所示，在所述步驟⑵中指定滑動機制為圓弧滑動機制，滑入點、滑出點、滑弧拱高確定一個滑動面，以滑弧拱高為變量，按照指定間隔計算每一滑弧拱高的滑弧的安全系數，再采用一維優化方法，計算每一極小點滑弧，并找出安全系數最小的滑動面的位置。
[0016]另外，所有計算過安全系數的滑弧的數據存入數據庫。
[0017]另外，該方法還包括步驟(3)以邊坡滑入點和滑出點位置為縱橫坐標，獲得邊坡穩定安全系數的等值線圖。
[0018]另外，以滑入點和滑出點位置為優化變量，優化得到邊坡指定滑動機制和/或限制條件下的最危險滑動面和最小安全系數。
[0019]另外，對于每個指定坐標間隔的滑入點和滑出點位置，計算對應的最小安全系數和最危險滑動面，以便查詢滑動安全系數隨滑動深度變化信息。
[0020]以下更詳細地說明本發明。
[0021]以滑入點和滑出點位置為縱橫坐標，對任意可能的滑入滑出點坐標范圍內的一點(滑入與滑出點坐標對)，優化求出給定滑動機制和(或)限制條件(如圓弧滑動機制，滑動深度大于某一值)的所有滑弧中安全系數最小的滑弧，并以一定的坐標分辨率遍歷所有點，從而可以得到給定滑入滑出點位置的邊坡最小滑動安全系數數據，并獲得這些數據中的安全系數最小點。據此數據可以繪制以滑入滑出點位置為縱橫坐標的邊坡滑動安全系數等值線圖。以上述最小安全系數點為起點，以滑入、滑出點位置為優化變量，可以找到準確的最危險滑動面位置和最小安全系數滑弧。
[0022]更具體地來說，首先，對給定邊坡滑動面的滑入點和滑出點位置，計算給定滑動機制和/或限制條件的任意滑動面的安全系數，采用優化方法找出通過給定滑入滑出點的最危險滑動面。以圓弧滑動機制為例，滑入、滑出點位置+滑弧拱高唯一確定一個滑動面。以拱高為變量，按照一定間隔求出每一拱高的滑弧的安全系數，再采用一維優化方法，求出每一極小點滑弧，并找出最危險滑動面位置，所有計算過安全系數的滑弧數據都存入數據庫，便于邊坡穩定設計查詢。
[0023]其次，以給定坐標間隔，求出所有可能的滑入滑出點對的最小安全系數和最危險滑動面位置，并繪制等值線圖。根據安全系數等值線圖和計算結果數據文件，可以查詢任意滑入滑出點對應的穩定安全系數及滑弧信息。
[0024]第三，以上述計算結果中最危險滑動面為優化起點，采用優化方法找出最小安全系數的滑動面及其安全系數。
[0025]以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發明技術方案的保護范圍。
【主權項】
1.一種邊坡穩定安全分析全息法，其特征在于:包括以下步驟: (1)對給定邊坡滑動面的滑入點和滑出點的位置，計算指定滑動機制和/或限制條件下的所有滑動面的安全系數； (2)通過優化方法找到通過滑入點和滑出點這兩點中滿足指定滑動機制和/或限制條件下的所有滑動面中安全系數最小的滑動面。2.根據權利要求1所述的邊坡穩定安全分析全息法，其特征在于:在所述步驟(2)中指定滑動機制為圓弧滑動機制，滑入點、滑出點、滑弧拱高確定一個滑動面，以滑弧拱高為變量，按照指定間隔計算每一滑弧拱高的滑弧的安全系數，再采用一維優化方法，計算每一極小點滑弧，并找出安全系數最小的滑動面的位置。3.根據權利要求2所述的邊坡穩定安全分析全息法，其特征在于:所有計算過安全系數的滑弧的數據存入數據庫。4.根據權利要求3所述的邊坡穩定安全分析全息法，其特征在于:該方法還包括步驟(3)以邊坡滑入點和滑出點位置為縱橫坐標，獲得邊坡穩定安全系數的等值線圖。5.根據權利要求3所述的邊坡穩定安全分析全息法，其特征在于:以滑入點和滑出點位置為優化變量，優化得到邊坡指定滑動機制和/或限制條件下的最危險滑動面和最小安全系數。6.根據權利要求5所述的邊坡穩定安全分析全息法，其特征在于:對于每個指定坐標間隔的滑入點和滑出點位置，計算對應的最小安全系數和最危險滑動面，以便查詢滑動安全系數隨滑動深度變化信息。
【專利摘要】本發明公開一種邊坡穩定安全分析全息法，其獲得的數據準確、全面。這種邊坡穩定安全分析全息法，包括步驟：(1)對給定邊坡滑動面的滑入點和滑出點的位置，計算指定滑動機制和/或限制條件下的所有滑動面的安全系數；(2)通過優化方法找到通過滑入點和滑出點這兩點中滿足指定滑動機制和/或限制條件下的所有滑動面中安全系數最小的滑動面。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105005646
【申請號】CN201510381530
【發明人】吳夢喜, 湛正剛, 楊家修, 范福平, 易魁, 石良勇, 李曉彬
【申請人】中國科學院力學研究所, 中國電建集團貴陽勘測設計院有限公司, 華能瀾滄江水電股份有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月2日