[发明专利]一种泥石流坡面物源启动量动态计算方法及系统

权利要求书

1.一种泥石流坡面物源启动量动态计算方法，其特征在于，所述计算方法包括：

选择待计算的泥石流物源坡面，将所述待计算的泥石流物源坡面划分为规则排列的i行j列的正六边形的土柱；

根据极限分析上限定理计算每个土柱的最不利滑动面，并计算最不利滑动面上的不平衡力；

所述根据极限分析上限定理计算每个土柱的最不利滑动面，并计算最不利滑动面上的不平衡力，具体包括：

根据极限分析上限定理，计算最不利滑动面的深度H_sd和角度α+β：

总的外功率为：

滑动面上的内能耗散为：

土柱安全系数K可以表示为：

滑动面对应着最小的安全系数：

计算最不利滑动面上的不平衡力，具体包括：

根据计算最不利滑动面的下滑力；

根据计算最不利滑动面的抗滑力；

利用所述最不利滑动面的下滑力和所述最不利滑动面的抗滑力计算所述最不利滑动面上的不平衡力；

其中：τ_T为周围相邻6个土柱对中心土柱的应力总和，τ′_Tn为所述周围相邻土柱对所述中心土柱的应力；

L_g表示土柱间的间距，c为待计算的泥石流物源根土复合体的粘聚力，H_sd为最不利滑动面的深度；θ为所述待计算泥石流物源坡面土体含水率，ρ_w为水的密度，为所述待计算泥石流物源坡面根土复合体的孔隙率，ρ_r为所述待计算泥石流物源坡面根土复合体的密度，g为重力加速度，α为基岩的角度，β为最不利滑动面同基岩的角度，χ为与水土特征曲线有关的参数，h为毛细管压力水头，γ为待计算的泥石流物源坡面根土复合体的内摩擦角，τ_rf为待计算泥石流物源坡面径流侵蚀力，γ_w为水的重度，h_s为待计算泥石流物源坡面所在区域的潜水位水头，J为待计算泥石流物源坡面所在区域的潜水位水力坡度，H₁为所述中心土柱的坡面高程，H₂为所述中心土柱的基岩高程，H_d为待计算泥石流物源坡面所在区域的地下水位；

根据所述最不利滑动面上的不平衡力分别判断相应土柱是否发生失稳；若判断结果为否，则该土柱停止计算；若判断结果为是，则

根据土柱是否失稳，以及中心土柱与其周围六个相邻土柱的重心高程，确定所述中心土柱失稳方向，并获取周围六个相邻土柱对中心土柱的作用力方式；

利用纤维束模型模拟土柱间的相互作用，并根据连接键断裂数量计算中心土柱与相邻土柱间的应力大小；若判断结果为侧向拉应力的连接键未全部断裂，则该土柱停止计算；若判断结果为侧向拉应力的连接键全部断裂，则

根据流态化准则判断土柱是否流态化，若判断结果为否，则该土柱停止计算；若判断结果为是，则该土柱启动，记录坡面物源泥石流启动量。

2.根据权利要求1所述的泥石流坡面物源启动量动态计算方法，其特征在于，所述待计算的泥石流物源根土复合体的粘聚力c与所述待计算的泥石流物源坡面根土复合体的内摩擦角γ服从威布尔分布：

所述待计算泥石流物源坡面土体含水率θ、所述待计算泥石流物源坡面根土复合体的孔隙率与待计算泥石流物源坡面根土复合体的密度ρ服从正态分布：

式中：μ_θ,μ_ρ分别表示含水率、孔隙率和密度服从的正态分布的期望，σ_θ²,σ_ρ²分别表示含水率、孔隙率和密度服从的正态分布的方差，期望和方差根据坡面取得的实测值确定。