[发明专利]一种台阶稳定性分析方法及系统

权利要求书

1.一种台阶稳定性分析方法，其特征在于，包括：

当台阶出现张拉裂缝时，获取张拉裂缝对应的参数；

根据张拉裂缝对应的参数确定由剪切破坏所形成的破坏机构的方程；

根据所述张拉裂缝的参数和所述由剪切破坏所形成的破坏机构的方程确定破坏机构的模型；

根据破坏机构的模型对台阶的稳定性进行分析，以确定台阶稳定系数最小值及对应的滑面。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据张拉裂缝对应的参数确定由剪切破坏所形成的破坏机构的方程，包括：

根据张拉裂缝的参数确定张拉裂缝的末端位置；

将所述张拉裂缝的末端位置作为所述剪切破坏曲线的起始位置确定由剪切破坏所形成的破坏机构的方程。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述由剪切破坏所形成的破坏机构的方程如下：

其中，r_i为旋转中心至第i层岩体内对数螺旋线上任意点距离，单位为m；θ_i为第i层岩体内对数螺旋线的旋转中心至该任意点的连线与水平方向的夹角；a_i为第i层岩体内对数螺旋线方程中待定参数。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述待定参数的确定方式如下：

确定张拉裂缝与对数螺旋线的交点的极坐标；

将所述张拉裂缝与对数螺旋线的交点的极坐标代入第一层岩体内对数螺旋线方程，以求得所述待定参数a_i；

确定第一层岩体内对数螺旋线与第二层岩体内对数螺旋线的交点的极坐标；

将第i-1层岩体内对数螺旋线与第i层岩体内对数螺旋线的交点的极坐标代入第i层岩体内对数螺旋线方程，以求得待定参数a_i。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定张拉裂缝与对数螺旋线的交点的极坐标，包括：

假设B'₀位于第i层岩体内对数螺旋线上，其平面直角坐标为(x₀+b，y₀-h')，根据平面直角坐标与极坐标间转换关系，点B'₀极坐标(r₀，θ₀)表示为：

θ₀＝arctan[(y₀-h')·(x₀+b)^-1]。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据破坏机构的模型对台阶的稳定性进行分析，包括：

根据破坏机构的模型确定破坏区域的外力功率；

根据破坏机构的模型以及破坏机构的黏聚力确定破坏区域的内能耗散率；

运用强度折减算法，结合所述破坏区域的外力功率以及破坏区域的内能耗散率计算台阶稳定系数。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，根据破坏机构的模型确定破坏区域的外力功率，包括：

确定包含张拉裂缝的四边形区域对应的外力功率；

确定每一层岩体内不包含张拉裂缝曲边形对应的外力功率；

将四边形区域对应的外力功率和每一层岩体内不包含张拉裂缝曲边形对应的外力功率进行求和以得到破坏区域的外力功率。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述确定包含张拉裂缝的四边形区域对应的外力功率，包括：

确定以下公式确定包含张拉裂缝的四边形区域对应的外力功率；

其中，E₀为包含张拉裂缝的四边形区域对应的外力功率；ω为四边形区域的角速度；dS为破坏区域内任意的面积微元，单位为m²；γ₁为四边形区域内面积微元对应的岩体容重，单位为KN/m³。