[发明专利]基于增湿条件的强度折减计算边坡稳定安全系数的方法

权利要求书

1.一种基于增湿条件的强度折减计算边坡稳定安全系数的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，测试边坡土体试样的干密度ρ_d、天然含水率ω₁和饱和含水率ω₂，配制不同含水率的试样，测试得到不同含水率土体试样的粘聚力c、内摩擦角并计算出不同含水率的土体试样的容重γ；容重γ的计算公式为γ＝ρ_d×(1+ω)×g，此公式为土力学基本物理指标计算公式，式中：g为重力加速度；

步骤2，根据步骤1得到的结果，分别绘制粘聚力c、内摩擦角与含水率ω的关系曲线，并获得拟合关系曲线的数学公式f_c(ω)及

步骤3，根据步骤2得到的结果，采用二分逼近法，并考虑含水率ω变化引起的土体容重γ的变化，计算边坡临界破坏时的含水率ω_F；

具体包括如下子步骤：

(1)首先假设由于降雨入渗，边坡土体的含水率增加到当前含水率ω_f，ω_f＝(ω₁+ω₂)/2；

(2)将当前含水率ω_f分别代入f_c(ω)和计算得到粘聚力c_f、内摩擦角同时计算出当前土体容重γ_f；

(3)利用土体当前的粘聚力c_f、摩擦角和容重γ_f，基于土体摩尔-库伦力学模型采用有限元数值计算软件，计算边坡土体体系最大不平衡力与典型内力的比率R；如果R＜10^-5，表示收敛，边坡处于稳定状态，则令ω₁′＝ω_f，ω₂′＝ω₂，执行步骤(4)；如果R≥10^-5，表示不收敛，边坡处于失稳状态，令ω₁′＝ω₁，ω₂′＝ω_f，执行步骤(4)；ω₁′和ω₂′分别为当前含水率范围两端点值；

(4)如果ω₁′-ω₂′＜η，则直接执行步骤(5)；如果ω₁′-ω₂′≥η，则继续假设当前含水率ω_f＝(ω₁′+ω₂′)/2，执行步骤(2)及步骤(3)，直到ω₁′-ω₂′＜η，则执行步骤(5)，其中η表示两个土样含水率之差，不大于0.003；

(5)当ω₁′-ω₂′＜η时，取边坡临界破坏时的含水率为ω_F＝(ω₁′+ω₂′)/2；

步骤4，根据边坡临界破坏时的含水率ω_F，计算得到边坡临界破坏时的粘聚力c_F和内摩擦角然后计算临界破坏时边坡土体的粘聚力折减系数F_c和内摩擦角折减系数最后计算得到边坡稳定安全系数F。

2.如权利要求1 所述的基于增湿条件的强度折减计算边坡稳定安全系数的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，根据公式γ_f＝ρ_d×(1+ω_f)×g，式中：γf为含水率为ω_f时计算得到的土体的容重，ρ_d为边坡土体的干密度，g为重力加速度。

3.如权利要求1所述的基于增湿条件的强度折减计算边坡稳定安全系数的方法，其特征在于，所述步骤4具体包括以下子步骤：

将边坡临界破坏时的含水率ω_F分别代入f_c(ω)和计算得到边坡临界破坏时的粘聚力c_F和内摩擦角然后，计算临界破坏时边坡土体的粘聚力折减系数F_c和内摩擦角折减系数

F_c＝c₁/c_F

其中，c₁和分别为边坡土体天然含水率时的粘聚力和内摩擦角；c_F和分别为边坡土体临界破坏时的粘聚力和内摩擦角；

最后，采用式(1)计算边坡稳定安全系数F：