[发明专利]多层边坡锚杆支护长度设计方法

权利要求书

1.一种多层边坡锚杆支护长度设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：基于现场勘探确定边坡的分层情况，分层情况包括分层厚度D_i，i＝1，2，……，n，n为分层个数，在室内土工试验基础上确定每层材料的容重γ_i、内摩擦角以及粘聚力c_i的平均值μ_γi、μ_ci与标准差σ_γi、σ_ci；记变量其中m＝3n；

步骤二：在边坡的每一分层内，以相同间隔将原有分层细化为一定数量的小分层n_i，n_i＝D_i/0.5；

步骤三：基于圆弧滑动假设，在可能的边坡滑出、滑入点范围之内，利用均匀随机数产生可行的滑动圆弧区域，滑动与未滑动土体之间的分界面，称之为滑动面，记为S_i；

步骤四：针对可行滑动面中的每一个滑动面，利用极限平衡方法中简化Bishop法计算其的安全系数和可靠性指标值；

步骤五：危险滑动面的获取，包括如下步骤：

第一步：从可靠性指标值中，选择可靠性指标值最小的那个滑动面作为第一个危险滑动面S₁，并计算S₁滑动面的失效样本个数N₁，并把N₁个失效样本从总样本中剔除，计算其他滑动面与S₁之间的相关系数ρ_i1，并剔除掉相关系数高于0.9的滑动面；

第二步：从剩余的滑动面中挑选可靠性指标值最小作为第二个危险滑动面，记为S₂，计算S₂滑动面的失效样本个数，记为N₂；

第三步，如此重复第二步，直至滑动面均被检查完毕，所有的危险滑动面记为S₁，S₂，……，Sp，其中，p为危险滑动面总个数；

步骤六：显示所有的危险滑动面位置，并计算每个滑动面的失效样本N_i与所有失效样本之和的比值ζi；

步骤七：根据ζi的高低进行排序，结合危险滑动面的具体位置与锚杆角度确定支护长度。

2.根据权利要求1所述的多层边坡锚杆支护长度设计方法，其特征在于：步骤二中，相同间隔为0.5m。

3.根据权利要求1所述的多层边坡锚杆支护长度设计方法，其特征在于：步骤三中，均匀随机数产生可行的滑动圆弧区域为10000个，滑动面S_i中，i＝1，2，……，10000。

4.根据权利要求1所述的多层边坡锚杆支护长度设计方法，其特征在于：步骤三中，圆弧滑动假设的步骤包括：

(1)假设圆弧滑动面确定圆心和半径；

(2)把滑动土体分成若干条；

(3)建立土条的静力平衡方程求解。

5.根据权利要求1所述的多层边坡锚杆支护长度设计方法，其特征在于：步骤四中，取滑动面S_k，计算其相应于μ_γi、μ_ci时的安全系数FS_k(μ)，然后，分别计算x_i＝μ_xi+σ_xi及x_i＝μ_xi-σ_xi时，滑动面S_k的安全系数FS₂和FS₁，并在此基础上计算利用公式(1)计算S_k的可靠性指标值β_k；k＝1，2，……，10000；

其中，δ_ij为变量x_i和x_j之间的相关系数，不同分层之间的变量相关系数为0，同一分层中的相同属性变量相关系数为1，不同属性变量间的相关系数为1。

6.根据权利要求5所述的多层边坡锚杆支护长度设计方法，其特征在于：步骤五中，相关系数ρ_i1利用公式(2)计算得出：

其中，i＝1，2，…j…，n，j和n为分层个数。