[发明专利]一种倾倒岩质边坡稳定性的三维分析方法

权利要求书

1.一种倾倒岩质边坡稳定性的三维分析方法，其特征在于，包括：

定义倾倒体，并对所述倾倒体进行块体划分，建立块体系统，所述块体系统包括至少一个块体；

建立所述块体的力平衡方程和力矩平衡方程；

以所述块体的力平衡方程和力矩平衡方程为约束条件构建标准优化模型，并通过所述标准优化模型计算所述倾倒体的边坡稳定安全系数。

2.根据权利要求1所述的倾倒岩质边坡稳定性的三维分析方法，其特征在于，采用块分系统模型定义倾倒体，所述倾倒体通过组成所述块体的边界进行定义。

3.根据权利要求2所述的倾倒岩质边坡稳定性的三维分析方法，其特征在于，所述建立所述块体的力平衡方程之前，还包括：

设所述块体为B_k，PO_j为构成所述块体B_k的任一多边形界面，在多边形界面(PO_j)上建立临时局部坐标系，其中k、j为正整数；

以多边形界面(PO_j)的法线向量为N轴正向，以多边形界面(PO_j)的任一边界线段的内法线向量为Tm轴正向，根据N轴正向和Tm轴正向并通过右手螺旋法则确定Tl轴正向。

4.根据权利要求3所述的倾倒岩质边坡稳定性的三维分析方法，其特征在于，所述块体B_k的力平衡方程为：

其中，lp为投影轴的方向向量：

h_ak为所述块体B_k中底滑面和块体间界面的总数，h_q为作用于所述块体B_k的外部荷载总数，和分别为所述多边形界面(PO_j)受力在所述N轴、所述Tm轴和所述Tl轴上的向量，为作用于所述块体B_k的外部载荷，G_k为所述块体B_k的重力，i为正整数。

5.根据权利要求4所述的倾倒岩质边坡稳定性的三维分析方法，其特征在于，所述块体B_k的力矩平衡方程为：

其中，lm为旋转轴的方向向量：

为所述多边形界面(PO_j)所受力的作用点，PG_k为所述块体B_k的重心。

6.根据权利要求3-5任一项所述的倾倒岩质边坡稳定性的三维分析方法，其特征在于，所述优化模型还设置约束条件，具体包括：

所述多边形界面(PO_j)在所述Tm轴和所述Tl轴上的切向力位于指定圆内，所述指定圆以所述多边形界面(PO_j)所受力的作用点为圆心，为半径，其中，N_j为切向力的大小，为所述多边形界面(PO_j)黏聚力(°)，c_j为所述多边形界面(PO_j)黏聚力(kPa)，A_j为所述多边形界面(PO_j)的面积，F为所述倾倒体的倾倒岩质边坡稳定安全系数，所述安全系数包含岩质抗拉强度(t)，其中，t为所述多边形界面(PO_j)抗拉强度(kPa)。

7.根据权利要求6任一项所述的倾倒岩质边坡稳定性的三维分析方法，其特征在于，所述多边形界面(PO_j)在所述Tm轴和所述Tl轴上的切向力位于指定圆内，具体包括：

所述多边形界面(PO_j)在所述Tm轴和所述Tl轴上的切向力位于所述指定圆的内接等边多边形内。

8.根据权利要求7所述的倾倒岩质边坡稳定性的三维分析方法，其特征在于，所述优化模型的约束条件还包括：

所述多边形界面(PO_j)上所受作用力的作用点位于所述多边形界面(PO_j)内部。