[发明专利]一种反倾向边坡弯曲倾倒破坏面的搜索方法

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1.一种反倾向边坡弯曲倾倒破坏面的搜索方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，将边坡破坏区分为坡脚剪切破坏区和中上部弯曲拉裂破坏区，哪种破坏条件先满足岩层便以这种破坏模式发生破坏；

若坡脚岩层i发生剪切破坏，则必定满足摩尔-库仑准则；此时，岩层i所需上部岩层的法向推力P_i为：

若坡脚岩层i发生弯曲拉裂破坏，则必定满足最大拉应力理论；此时，岩层i所需上部岩层的法向推力T_i为：

若P_i≤T_i，即岩层i发生剪切破坏所需的上部推力小于发生弯曲拉裂破坏的上部推力，此时岩层i更容易发生剪切破坏；反之T_i<P_i，岩层i更容易发生弯曲拉裂破坏；那么，坡脚区发生剪切破坏的破坏区域判断准则为：

步骤2，计算岩层在自重作用下发生弯曲倾倒破坏的极限高度：

步骤3，计算岩层法线上部的岩层i高度h_h_ri、h_h_li、h_h_i：

h_h_i＝(h_h_ri+h_h_li)/2 (6)

步骤4，根据几何条件和岩层的受力机制，计算岩层i破裂面可能出现位置的上下限：

L_xi＝(nst)btanθ_r (7)

L_si＝min(h_h_{n_start+k}-h₀,h_h_i) (8)

步骤5，计算任意岩层的折断面高度h_ri、h_li：

k是[0,1]之间的随机数，在此称作位置系数；随机产生一组可行的折断面，计算各个岩层发生弯曲倾倒破坏和发生剪切破坏所需的外力，并根据式(3)确定其破坏模式；

步骤6，给定搜索角θ_r，根据式(9)得到岩层的折断位置h_ri、h_li，再通过逐步迭代的方式计算岩层发生整体破坏所需外力F；计算过程中，若出现T_nn≤0，即岩层1～nn不需要外力就能破坏，记录相应的破坏面和T_nn，并令F＝T_nn；不断改变岩层组合，得到一系列外力F，将一系列外力F当中的最小值作为边坡发生整体破坏所需最小外力，与之对应的破坏面为搜索角θ_r下边坡的潜在破坏面；

步骤7，改变搜索角θ_r，重复步骤1-6直到搜索终止；找到一系列F中的最小值，并将此值当作边坡发生整体破坏所需的外力，记录对应的岩层破坏组合和破坏面Ω_nn；

步骤8，如果步骤7中得到F>0，那么直接跳到步骤10；否则F≤0，且F＝T_nn，此时岩层nn+1受到下部岩层的抵抗力为0；当岩层nn+1位于折断面上部的等效高度大于岩层在自重作用下的极限高度h₀时，岩层nn+1将自重作用下发生折断破坏；计算岩层nn+1发生折断破坏次数，公式如下：

n₁＝[h_nn+1/h₀] (10)

步骤9，同理，岩层nn+2～nt将自重作用下发生折断破坏，折断次数计算公式如下：

式中，t是岩层在自重作用下发生折断破坏的数目，通过如下公式确定：

h_nn+t+1-h_nn+t+n_th₀＜h₀ (12)

nt＝nn+t (13)

边坡整体破坏面将由三部分构成：岩层1～nst的剪切破坏面，岩层nst+1～nn的折断破坏面，岩层nn+1～nt的折断破坏面；

步骤10，逐步折减岩体强度参数，岩体强度参数包括：粘聚力c、内摩擦角和层间内摩擦角抗拉强度σ_t使F等于零，此时对应的折减系数F_S即为边坡的稳定系数。