[发明专利]半重力式加筋挡墙复杂条件下边坡稳定分析装置

说明书

技术领域

本发明属于建筑施工领域，具体地说，涉及半重力式加筋挡墙复杂条件下边坡稳定分析装置。

背景技术

随着人类经济发展和人类文明的不断进步，随着国家战略计划的实施，公共设施与基础设施等工程建设蓬勃兴起，公路、铁路等交通设施的建设，水利建设、港口工程、露天采矿、国防工程以及城市建设中都会遇到大量的边坡工程问题。随着我国经济建设的持续发展，基础设施建设、能源开发等工程规模不断扩大，与之相关的边坡稳定性问题也日益突出，边坡的失稳(滑坡)常常威胁生命财产的安全和带来巨大的经济损失。如何减轻灾害对人类生存发展的影响是世界各国政府共同关心的问题。

边坡失稳是一种全球性的地质灾害，与地震、火山共同被列为全球三大地质灾害。它可以导致交通中断、河道阻塞、水库失事、建筑物坍塌、厂矿城镇被掩埋、工程建设受阻等灾难性的事故，对人民的生命财产安全带来重大威胁，鉴于此，边坡失稳和滑坡治理愈来愈受到广泛的关注。

人类与滑坡灾害作斗争的努力始终没有中断过。这一努力表现为认识滑坡机理，完善边坡稳定分析理论和方法，开发滑坡治理和预警技术等方面。对滑坡认识的不断深入是建立在地理、地质、岩石力学、土力学和计算力学等学科分支的形成、发展和完善的基础上的，反过来又促进了这些学科的发展。因此，开展边坡土体稳定的研究，完善分析理论和方法，具有重大的理论和现实意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种半重力式加筋挡墙复杂条件下边坡稳定分析装置，为政府部门提供一个直观的辅助决策平台，提升工程建设水平，同时，还可以更好地防治滑坡等地质灾害，为边坡稳定分析和防护起到示范作用。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

半重力式加筋挡墙复杂条件下边坡稳定分析装置，其特征在于：包括复杂条件下边坡稳定分析系统以及混凝土半重力式加筋挡墙；

所述复杂条件下边坡稳定分析系统包括前处理器、求解器、后处理器三个模块；

前处理器负责收集并处理模型几何信息以及与建模无关的系统控制信息；

求解器负责进行求解工作，并提供计算控制选项；后处理器对计算结果进行分析并以图形显示；

所述半重力式加筋挡墙包括沿水平方向并排设置的趾板和踵板，沿垂直方向设置并且下端连接与趾板和踵板之间的立壁，配置于趾板、踵板、立壁中的钢筋和沿水平方向多层相隔设置于立壁之上且一端与立壁背部相连的筋带。

作为一种优化的技术方案，所述筋带是土工合成材料或混凝土结构；所述土工合成材料为高强土工格栅。

作为一种优化的技术方案，所述前处理器负责收集并处理两类信息：1)模型几何信息并以图形显示；2)与建模无关的系统控制信息；

所述前处理器包含有坡外水位处理程序、孔隙水处理程序、坡面外载处理程序、常用准则处理程序、土条剖分技术程序；

所述坡外水位处理程序的原理是确定每根土条顶部是否有坡外水位，如有，进一步需确定水位高度；

所述孔隙水处理程序，用于输入土坡各浸润线的节点坐标；

所述坡面外载处理程序的原理是将坡面外载直接转化到相应土条，形成土条的外载分量，同时实现外载分量的自由编辑；

所述常用准则处理程序采用线性摩尔-库仑强度准则来描述土体破坏条件；

所述土条剖分技术程序中的土条剖分线经过坡面线、浸润线、土层分界线的转折点；实现上述功能的算法有：任意圆弧与任意折线段的求交算法、任意两条折线段的求交算法以及折线滑移面与圆弧滑移面的土条剖分算法；使用时只需输入土条剖分数目，由于土条线必须经过各类转折点，所以土条宽度不一定全部相等。

作为一种优化的技术方案，所述求解器是为前处理器中提供了考虑浸润面的方法，即输入各浸润线的节点坐标，求解器采用两种较为常用的方法：一种是基于孔隙压力系数法，一种是基于简化法，即土条中线和浸润线的交点与土条底边中点的高度差作为水头差，进行求解。

作为一种优化的技术方案，所述后处理器的作用是：

将某一安全系数对应的所有滑面同时显示，可观察到与有限元解类似的滑移带，滑移带的宽度也可确定；

提供查询任意圆心对应滑弧安全系数的功能；

可以查询临界滑移面中每一根土条的受力大小。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是：