[发明专利]一种基于等效土压力作用的边坡抗剪强度参数反演分析方法

权利要求书

1.基于等效土压力作用的边坡抗剪强度参数反演分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，收集现场资料，获得初步岩体材料参数、现场岩体试验资料和监测数据，岩体材料参数包括岩体的密度、泊松比、弹性模量、抗拉强度、抗压强度，岩体试验资料包括滑动面、阻滑段、结构面、Ⅲ类岩体、软弱带岩体和覆盖层的数据，监测数据包括边坡位置的变形和应力；

第二步：建立数值计算模型，基于现场裂缝开展情况和岩石材料差异以及第一步所获得的数据，建立数值计算模型；

第三步：反演分析，根据第二步的数值计算模型和在土自重作用下计算初始应力场，通过初始应力场进行岩体抗剪强度参数反演分析由强度折减法获得岩体抗剪强度参数c和内摩擦角φ值的初始参数；

第四步：二次反演分析，对比等效土压力作用下的边坡应力场和初始地应力场，再次对岩体的抗剪强度参数c、φ值反演分析，得到岩体抗剪强度参数c和内摩擦角φ值的反演参数；

第五步：由第四步获得的反演参数矫正初始参数，得到岩体的抗剪强度参数粘聚力c和内摩擦角φ。

第六步：由第五步获得的岩体的抗剪强度参数粘聚力c和内摩擦角φ进行岩体工程稳定性边坡折稳定计算中安全系数的值，再由安全系数的值决定边坡稳定是否达到要求。

2.根据权利要求1所述的基于等效土压力作用的边坡抗剪强度参数反演分析方法，其特征在于：第二步所述数值计算模型通过UDEC软件建立，模拟不连续结构面对边坡的影响，得到边坡的分析结果，由分析结果和自重作用下进行计算初始应力场。

3.根据权利要求1所述的基于等效土压力作用的边坡抗剪强度参数反演分析方法，其特征在于：第三步所述土体重量由下式计算：

G＝ρVg

其中G为土体重量，单位为N；

ρ为材料密度，单位为kg/m³；

V为土体体积，单位为m³；

g为本地重力加速度，g＝9.81N/kg。

4.根据权利要求1所述的基于等效土压力作用的边坡抗剪强度参数反演分析方法，其特征在于：第三步所述反演分析时为消除边坡始终在覆盖层内部滑动破坏的影响，将其压坡作用考虑成等效土压力，分为侧向土压力和土体自重。

5.根据权利要求4所述的基于等效土压力作用的边坡抗剪强度参数反演分析方法，其特征在于：所述等效土压力的水平向作用采用库伦土压力理论，基于主动土压力公式计算土体的侧向土压力，库伦主动土压力由下式计算：

式中：E_a——库伦主动土压力；

K_a——库仑主动土压力系数；

H——挡土墙高度，

γ——墙后填土重度，kN/m³；

φ——墙后填土的内摩擦角；

α——墙背的倾斜角，倾斜时取正号，斜仰为负号；

β——墙后填土面的倾角；

δ——土对挡土墙背的摩擦角。

6.根据权利要求1所述的基于等效土压力作用的边坡抗剪强度参数反演分析方法，其特征在于：第四步所述建立数值计算模型中不考虑覆盖层，在边坡边界上以等效土压力模拟覆盖层对边坡的竖向和侧向作用，进而再次对岩体的抗剪强度参数粘聚力c和内摩擦角φ反演。

7.根据权利要求5所述的基于等效土压力作用的边坡抗剪强度参数反演分析方法，其特征在于：所述等效土压力的竖向作用根据土体自重施加在边坡的覆盖层范围的边界上，土体重量由下式计算：

G＝ρVg

其中G为土体重量，单位为N；

ρ为材料密度，单位为kg/m³；

V为土体体积，单位为m³；

g为本地重力加速度，g＝9.81N/kg。

8.根据权利要求1所述的基于等效土压力作用的边坡抗剪强度参数反演分析方法，其特征在于：所述反演分析和二次反演分析采用强度折减法直接反进行反演分析得到抗剪强度参数粘聚力c值和内摩擦角φ值。