[发明专利]边坡失稳后果量化分析方法

说明书

本发明公开一种边坡失稳后果量化分析方法，首先通过极限平衡方法计算得到临界滑动面，其次利用光滑粒子流体动力学方法计算得到滑坡位移场，进而通过对比分析确定有效位移阈值，接着利用一系列边坡失稳工况拟合边坡失稳最终滑动面面积与其安全系数之间的关系式，最终利用拟合的关系式计算安全系数小于1情况下的滑动面积，并结合滑动面面积直方图来量化边坡失稳后果，克服传统方式边坡失稳后果量化效果差等缺陷，能够合理、有效量化边坡失稳后果，对于滑坡风险的防治具有重要意义。

技术领域

本发明属于边坡灾害评价与防治技术领域，具体涉及一种边坡失稳后果量化分析新方法，特别是一种基于光滑粒子流体动力学方法确定边坡失稳最终滑动面，进而与极限平衡方法计算所得最小安全系数建立关联，最终量化边坡失稳的后果。

背景技术

在边坡灾害防治领域，一般采用边坡稳定分析方法，譬如极限平衡方法和有限元强度折减法进行最小安全系数的搜索，并利用其对应的临界滑动面来评估边坡失稳的后果。然而，对于濒临失稳或者已经失稳的边坡而言，极限平衡方法和有限元强度折减方法所得到的临界滑动面仅仅是滑坡发生初始时刻的起滑面，该起滑面与滑坡发生导致的最终滑动面存在一定差别，从而给边坡失稳后果量化带来误差，因此目前亟需一种能够合理、有效量化边坡失稳后果的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术采用常规极限平衡方法或有限元强度折减方法所得到的临界滑动面仅仅是滑坡发生初始时刻的起滑面，与最终滑动面存在一定的差别，导致边坡失稳后果量化效果差等缺陷，提供一种用于边坡失稳后果量化的新方法。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种边坡失稳后果量化分析方法，包括以下步骤：

S1、对拟研究边坡的最小安全系数F_min及其滑动面面积A进行分析计算；

S2、将边坡原始力学参数除以最小安全系数F_min得到折减参数，基于得到的折减参数，利用光滑粒子流体动力学方法计算与模拟得到边坡滑动的位移场，所述边坡原始力学参数包括边坡材料的力学参数粘聚力c和内摩擦角折减后的粘聚力参数c_n＝c/F_min，内摩擦角

S3、设定位移阈值δ_d，逐一判断每个粒子的位移值是否大于δ_d，若大于δd则该粒子视为滑动粒子，否则视为静止粒子，从位移场中选择位移值高于δ_d的粒子(即滑动粒子)并汇总其面积，将汇总得到的粒子面积记为B，若B不等于A，则变换不同的δ_d，重新计算滑动粒子的面积B，直至汇总的粒子面积B等于原始力学参数下边坡最小安全系数对应的滑动面面积A，此时的位移阈值δ_d即为有效的位移阈值δ₀，即最终确定了有效位移阈值δ₀；

S4、根据粘聚力参数c_n和内摩擦角设计m组致滑参数组合c_i和i＝1,2,……,m，首先用极限平衡方法计算其安全系数F_i，然后利用光滑粒子流体动力学方法计算相应的位移场，并根据有效位移阈值δ₀计算每种工况下边坡失稳最终滑动面及其滑动面积B_i；

S5、在EXCEL中以F_i为横轴，B_i为纵轴，绘制F_i～B_i之间的散点图，并采用拟合曲线拟合F_i～B_i之间的变化趋势，所得到的拟合函数为B＝f(F)；

S6、生成符合假定概型的蒙特卡罗样本，针对每一样本，利用极限平衡方法计算其安全系数F，若安全系数F大于或等于1，则表明边坡未失稳；若安全系数F小于1，则利用函数曲线B＝f(F)计算相应的滑动面积，最终通过滑动面积直方图量化边坡失稳后果。