[发明专利]一种均质边坡稳定性评价的双折减系数强度折减法

摘要

本发明是一种均质边坡稳定性评价的双折减系数强度折减法，其特点是，首先设定双折减系数比率，然后对属于强度参数的粘聚力和摩擦角正切值分别采用不同的折减系数，将折减后的强度参数输入到滑移线场理论特征线法计算得到极限状态下的边坡坡面曲线，简称极限稳定坡面，当极限稳定坡面与边坡坡面相交于坡脚时，判断边坡为极限状态，由此得到一系列设定的双折减系数比率对应的双折减系数，由此构建双折减系数倒数空间的临界状态曲线，由强度折减最短路径法计算临界点，得到双折减系数比率，再通过由双折减系数倒数空间推导的综合安全系数公式计算综合安全系数。具有科学合理，工程实用价值高，效果佳等优点。

主权项

1.一种均质边坡稳定性评价的双折减系数强度折减法，其特征是，它包括以下内容：1)构建临界状态曲线(Marginal state line)①由公式(1)设定双折减系数比率ki值:ki＝k0+i·Δk    (1)式中，ki为双折减系数比率，即ki＝F2/F1，F2为粘聚力折减系数，F1为摩擦角正切值折减系数，k0为比率初始值，i＝1～n为自然数，Δk为比率值增量，得到一系列双折减系数比率值k1,……,ki,……,kn，当ki＝1时为传统的单折减系数强度折减法，即F2＝F1；②由公式(2)对强度参数进行折减，式中，c为粘聚力初始值，为摩擦角初始值，c₁为粘聚力折减值，为摩擦角折减值；③将粘聚力折减值c₁和摩擦角折减值代入到滑移线场理论特征线法计算极限状态下的边坡坡面曲线，简称极限稳定坡面，对设定的双折减系数比率k_i值，得F₂＝k_i·F₁，此时调整F₁值计算得到不同的粘聚力折减值c₁和摩擦角折减值因此由滑移线场理论特征线法计算得到的极限稳定坡面将发生变化，设坡脚为坐标原点，向上为y轴正半轴，向坡底一侧为x轴正半轴，当极限稳定坡面与边坡坡面相交坡脚时，即极限稳定坡面和坡底交点横坐标x₁＝0时，判断边坡为极限状态，此时得到设定比率k_i值对应的极限状态下双折减系数(F_2crit,F_1crit)_i；④对步骤①设定的一系列比率值k1,……,ki,……,kn，重复计算步骤②和③，得到一系列的极限状态下双折减系数[(F2crit,F1crit)i＝1～n]，由此构建双折减系数倒数1/F2～1/F1空间的临界状态曲线(Marginal state line)；2)计算双折减系数比率和综合安全系数⑤由强度折减最短路径法计算临界点：M₀(1,1)代表1/F₂～1/F₁空间强度参数粘聚力和摩擦角未折减时的初始点，强度折减最短路径法目标函数为采用序列二次规划算法计算M₀(1,1)到临界状态曲线(Marginal state line)的临界点M_min(1/F_2crit^*,1/F_1crit^*)，得到临界点的双折减系数比率k^*＝F_2crit^*/F_1crit^*，同时也能够计算k＝1时的传统单折减系数强度折减路径L_k对应的点M_k(1/F_2crit,1/F_1crit)，此时F_2crit＝F_1crit；⑥在1/F1～1/F2空间中，初始点M0(1,1)对应的初始强度储备面积为S1＝1×1，临界点Mmin(1/F2crit*,1/F1crit*)对应的临界强度面积为S2＝(1/F2crit*)×(1/F1crit*)，初始点M0到临界点Mmin的强度面积折减倍数开平方即为综合安全系数计算为公式(3)：公式(3)代表了边坡由稳定到极限过程中强度参数的衰减程度。