[发明专利]一种考虑地球曲率因素影响的超巨型滑坡稳定性分析方法

权利要求书

1.一种考虑地球曲率因素影响的超巨型滑坡稳定性分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.确定超巨型滑坡稳定性分析的准则和表征分析结果的数据：

基于弗兰纽斯稳定安全系数准则进行土坡稳定分析并考虑土条间相互作用力，最终需要得到安全系数K来表征分析结果；

S2.根据步骤S1所述的弗兰纽斯稳定安全系数准则，土条处于平衡状态时，对单个土条进行竖向力平衡方程分析得出土条滑面处切向力；由土条竖向力平衡得出土条的法向应力；由滑动土体处于整体平衡时，各土条所受的力对滑面圆心的力矩代数和为零，计算得到其整体平衡方程，根据滑坡整体平衡得到地球曲率影响下重力对滑块整体产生水平力影响，并在此条件下推导出滑坡完全稳定系数；

S3.根据步骤S2所得结果，根据有效应力法得到安全系数K，此时转换后的公式为：

其中

式中，c_i，土的黏聚力和内摩擦角，°；

Q_i——土条受到的横向力，kN；

e_i——横向力对圆心O的力臂，m；

θ_i——土条沿重力指向地心方向与竖直方向的夹角，°；

R——地球半径，km；

α_i——土条滑动面法向与竖直方向的夹角，°；

W_i——土条受到的重力，kN。

根据转换后的公式，预先设定系数K，代入求出m_i后再反求K值，如此迭代直至计算出真实安全系数。

2.根据权利要求1所述的一种考虑地球曲率因素影响的超巨型滑坡稳定性分析方法，其特征在于：所述步骤S2中土条处于平衡状态时，考虑土条指向地心的重力W_i与土条竖向力之间存在夹角θ_i，故土条竖向力为W_icosθ_i；由此得到土条竖向力平衡方程，并求得切向力与法向应力的关系：

W_icosθ_i-T_isinα_i-N_icosα_i＝0

式中：T_i为土条滑面处的切向力；N_i为法向压力；从而由土条竖向力平衡得出土条的法向应力。

3.根据权利要求1所述的一种考虑地球曲率因素影响的超巨型滑坡稳定性分析方法，其特征在于：所述步骤S2中，土条由于指向地心的重力W_i，存在土条重力的横向分量为W_isinθ_i，各土条所受的力对滑面圆心的力矩代数和为零，由此得到土体整体平衡方程：

∑W_icosθ_iRsinα_i-∑T_iR+∑(Q_i+W_isinθ_i)e_i＝0

式中，Q_i表示土条受到的横向力，单位kN；θ_i表示土条沿重力指向地心方向与竖直方向的夹角，单位为°；e_i表示横向力对圆心O的力臂，单位为m；由此得到切向力T_i与安全系数K的关系；

根据切向力T_i与安全系数K的关系，推导出安全系数K。

4.根据权利要求1所述的一种考虑地球曲率因素影响的超巨型滑坡稳定性分析方法，其特征在于：所述步骤S2中，地球曲率影响下重力对滑块整体产生水平力影响确定方式如下：

设土块被分割为2i块时，以第i块将左右分隔，从第一块起，W_i与竖直向下的夹角分别为θ₁、θ₂、…、θ_2i-1、θ_2i；由此可知此时地球曲率影响下重力对滑块整体产生水平力影响为：

5.根据权利要求1所述的一种考虑地球曲率因素影响的超巨型滑坡稳定性分析方法，其特征在于：

最终求K时采用迭代计算时，先假定K＝1，求出m_i后再代入求K值；如此时K≠1，则用新的K值求下一个m_i和K值，如此反复迭代，直至最后一次迭代前的K和计算迭代后的K非常接近为止，此时由迭代得到的边坡安全系数K作为最终的稳定性分析结果；迭代前的K和计算迭代后的K非常接近是指两者之间的差小于设定的阈值。