CN111931272A - 任意尺度边坡等精度安全系数计算方法及网格划分方法 - Google Patents

任意尺度边坡等精度安全系数计算方法及网格划分方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111931272A
CN111931272A CN202010687538.XA CN202010687538A CN111931272A CN 111931272 A CN111931272 A CN 111931272A CN 202010687538 A CN202010687538 A CN 202010687538A CN 111931272 A CN111931272 A CN 111931272A
Authority
CN
China
Prior art keywords
slope
height
safety coefficient
calculating
calculation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010687538.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111931272B (zh
Inventor
林杭
尹湘杰
陈怡帆
曹日红
汪亦显
赵延林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dragon Totem Technology Hefei Co ltd
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Priority to CN202010687538.XA priority Critical patent/CN111931272B/zh
Publication of CN111931272A publication Critical patent/CN111931272A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111931272B publication Critical patent/CN111931272B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种任意尺度边坡等精度安全系数计算方法，包括获取边坡安全系数理论值；计算目标误差下的边坡安全系数相对值；计算得到网格高度；改变计算模型的边坡高度，重复上述步骤得到任意边坡高度下目标误差下进行边坡稳定性分析的相对坡高比；改变计算模型的边坡角度，重复上述步骤得到任意边坡角度下目标误差下进行边坡稳定性分析的相对坡高比；根据相对坡高比数据计算得到任意尺度边坡等精度安全系数。本发明还公开了包括所述任意尺度边坡等精度安全系数计算方法的网格划分方法。本发明能够从理论上准确计算边坡安全系数，还可以实现多尺度边坡稳定性等精度分析，方法简单，易于操作，可靠性高、实用性好且简单易行。

Description

任意尺度边坡等精度安全系数计算方法及网格划分方法
技术领域
本发明属于土木工程领域，具体涉及一种任意尺度边坡等精度安全系数计算方法及网格划分方法。
背景技术
边坡稳定性问题一直是岩土工程领域的研究热点。有限差分强度折减法是随着计算机性能提高而逐渐兴起的一种方法，由于其简单、快速、有效等优点而为岩土工程师和专家们广泛接受和采纳。但事实上，强度折减法在实际工程应用中也存在诸多问题，其中一个关键问题便在于多尺度边坡稳定性计算精度。
一般情况下，工程边坡的坡高、坡度等尺度参数都是复杂多变的，且存在诸多不确定性，能够直接影响边坡稳定性计算结果。而在以往的边坡稳定性研究中，计算模型的网格形状、尺寸划分往往都是人为确定的，缺少一定的依据，因此，计算安全系数存在一定主观性，并且精度难以保证。另一方面，对于不同尺度边坡的稳定性分析，若模型采用相同数值计算网格，则会对计算结果产生不同的影响，导致计算结果精度不同，使其不具可比性。据统计，国内有记载的46座大型露天矿山的235起边坡破坏中，总体边坡破坏占6％，台阶边坡与组合台阶边坡破坏占94％，两者之比为1∶15；浙江省1042座中小型露天矿山571个边坡的稳定性评价结果中，总体边坡中不稳定的占4.96％，台阶边坡中不稳定的占55.1％，两者之比为1∶11，这种总体边坡普遍偏安全、台阶边坡或组合台阶边坡普遍偏不安全的事实说明，用相同的计算网格得到的安全系数标准评价不同尺度边坡稳定性的传统方法还有待完善。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种可靠性高、实用性好且简单易行的任意尺度边坡等精度安全系数计算方法。
本发明的目的之二在于提供一种包括了所述任意尺度边坡等精度安全系数计算方法的网格划分方法。
本发明提供的这种任意尺度边坡等精度安全系数计算方法，包括如下步骤：
S1.获取边坡安全系数理论值；
S2.以步骤S1获取的边坡安全系数理论值为基准，计算目标误差下的边坡安全系数相对值；
S3.根据步骤S2得到的边坡安全系数相对值，结合边坡实际高度，计算得到网格高度；
S4.改变计算模型的边坡高度，重复步骤S1～S3，得到任意边坡高度下目标误差下进行边坡稳定性分析的相对坡高比；
S5.改变计算模型的边坡角度，重复步骤S1～S3，得到任意边坡角度下目标误差下进行边坡稳定性分析的相对坡高比；
S6.根据步骤S4和步骤S5得到的相对坡高比数据，计算得到任意尺度边坡等精度安全系数。
步骤S1所述的获取边坡安全系数理论值，具体为采用如下步骤计算边坡安全系数理论值：
A.定义相对坡高比；
B.根据已知的边坡高度，选择不同的划分网格高度，从而得到若干组不同的相对坡高比；
C.根据设定的计算模型和边坡参数，建立若干个除相对坡高比不同外剩余计算条件均相同的边坡稳定性计算模型；
D.对步骤C建立的若干个边坡稳定性计算模型进行求解，获得各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数；
E.对步骤D得到的各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数进行数据拟合，从而得到边坡安全系数拟合式；
F.根据步骤E得到的边坡安全系数拟合式，计算得到最终的边坡安全系数理论值。
步骤A所述的相对坡高比，具体为相对坡高比定义为划分网格高度与边坡高度的比值，且λ＝hgrid/Hslope；λ为相对坡高比，hgrid为划分网格高度，Hslope为边坡高度。
步骤C所述的建立若干个除相对坡高比不同外剩余计算条件均相同的边坡稳定性计算模型，具体为边坡参数全部采用如下参数值：
密度ρ＝1.93，单位为g·cm-3；
弹性模量E＝56.5，单位为MPa；
泊松比u＝0.4；
粘聚力c＝25，单位为ηPa；
内摩擦角φ＝20°；
采用最优边坡几何尺寸建立计算模型；
建立至少三个除相对坡高比λ不同外，剩余计算条件均相同的边坡稳定性计算模型。
所述的最优边坡几何尺寸建立计算模型，具体为边坡计算模型左边界距离坡趾的长度为1.5倍坡高，边坡计算模型右边界距离坡肩的长度为2.5倍坡高，边坡计算模型地基厚度则为1倍坡高。
步骤D所述的对步骤C建立的若干个边坡稳定性计算模型进行求解，获得各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数，具体为采用强度折减二分法对边坡稳定性计算模型进行求解，从而得到各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数。
所述的采用强度折减二分法对边坡稳定性计算模型进行求解，具体为采用如下步骤进行求解：
a.创建数组M，以及全局变量A、B和N；其中数组M用于存放边坡安全系数值，全局变量A作为计算区间的上限值并初始化为0，全局变量B作为计算区间的下限值并初始化为0，N为循环次数并初始化为0；
b.带入边坡稳定性计算模型和计算参数；
c.判断循环次数N是否大于或等以1：
若N≥1，则令A作为计算区间的上限值，令B作为计算区间的下限值；
若N＜1，则不操作；
d.对当前带入的边坡稳定性计算模型进行求解，得到边坡安全系数、幅值给中间变量S，并将边坡安全系数保存至数组M；
e.修改A的值为S，并修改B的值为k×S；k为小于1的折减系数；
f.循环次数N的值增加1；
g.判断是否所有的边坡稳定性计算模型均计算完成：
若是，则输出最终的数组M，得到所有的边坡安全系数值；
若否，则删除当前带入的边坡稳定性计算模型，并返回步骤b。
步骤F所述的根据步骤E得到的边坡安全系数拟合式，计算得到最终的边坡安全系数理论值，具体为计算得到边坡安全系数拟合式与坐标轴中y轴的交点的坐标值，再根据边坡安全系数拟合式计算得到边坡安全系数理论值。
本发明还提供了一种包括了上述多尺度边坡稳定性等精度分析及其网格划分方法的网格划分方法，具体还包括如下步骤：
S7.根据步骤S4和步骤S5得到的相对坡高比数据，以及步骤S6得到的任意尺度边坡等精度安全系数，得到任意坡高或任意坡角下进行目标误差下的边坡稳定性分析所需的网格高度。
本发明提供的这种任意尺度边坡等精度安全系数计算方法及网格划分方法，克服了计算边坡安全系数时划分网格的人为主观性，以及不同尺度边坡安全系数之间由于计算精度不同而导致无法比较的局限性，能够从理论上准确计算边坡安全系数，还可以实现多尺度边坡稳定性等精度分析，方法简单，易于操作，可靠性高、实用性好且简单易行。
附图说明
图1为本发明方法的计算方法的方法流程示意图。
图2为本发明方法的计算方法中边坡计算模型及六面体网格划分示意图。
图3为本发明方法的计算方法中边坡安全系数随相对坡高比变化规律的拟合方程示意图。
图4为本发明方法的计算方法中不同计算精度下坡高与相对坡高比的关系示意图。
图5为本发明方法的计算方法中不同计算精度下坡角与相对坡高比的关系示意图。
图6为本发明方法的网格划分方法的方法流程示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明方法的计算方法的方法流程示意图：本发明提供的这种任意尺度边坡等精度安全系数计算方法，包括如下步骤：
S1.获取边坡安全系数理论值；具体为采用如下步骤计算边坡安全系数理论值：
A.定义相对坡高比；具体为相对坡高比定义为划分网格高度与边坡高度的比值，且λ＝hgrid/Hslope；λ为相对坡高比，hgrid为划分网格高度，Hslope为边坡高度；
B.根据已知的边坡高度，选择不同的划分网格高度，从而得到若干组不同的相对坡高比；
C.根据设定的计算模型和边坡参数，(可以在FLAC3D及其类似软件中)建立若干个除相对坡高比不同外剩余计算条件均相同的边坡稳定性计算模型；具体为边坡参数全部采用如下参数值：
密度ρ＝1.93，单位为g·cm-3；
弹性模量E＝56.5，单位为MPa；
泊松比u＝0.4；
粘聚力c＝25，单位为ηPa；
内摩擦角φ＝20°；
采用最优边坡几何尺寸建立计算模型；具体为边坡计算模型左边界距离坡趾的长度为1.5倍坡高，边坡计算模型右边界距离坡肩的长度为2.5倍坡高，边坡计算模型地基厚度则为1倍坡高；
建立至少三个除相对坡高比λ不同外，剩余计算条件均相同的边坡稳定性计算模型；
D.对步骤C建立的若干个边坡稳定性计算模型进行求解，获得各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数；具体为采用强度折减二分法对边坡稳定性计算模型进行求解，从而得到各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数；
在具体实施时，采用如下步骤进行求解：
a.创建数组M，以及全局变量A、B和N；其中数组M用于存放边坡安全系数值，全局变量A作为计算区间的上限值并初始化为0，全局变量B作为计算区间的下限值并初始化为0，N为循环次数并初始化为0；
b.带入边坡稳定性计算模型和计算参数；
c.判断循环次数N是否大于或等以1：
若N≥1，则令A作为计算区间的上限值，令B作为计算区间的下限值；
若N＜1，则不操作；
d.对当前带入的边坡稳定性计算模型进行求解，得到边坡安全系数、幅值给中间变量S，并将边坡安全系数保存至数组M；
e.修改A的值为S，并修改B的值为k×S；k为小于1的折减系数；
f.循环次数N的值增加1；
g.判断是否所有的边坡稳定性计算模型均计算完成：
若是，则输出最终的数组M，得到所有的边坡安全系数值；
若否，则删除当前带入的边坡稳定性计算模型，并返回步骤b；
E.对步骤D得到的各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数进行数据拟合，从而得到边坡安全系数拟合式；
F.根据步骤E得到的边坡安全系数拟合式，计算得到最终的边坡安全系数理论值；具体为计算得到边坡安全系数拟合式与坐标轴中y轴的交点的坐标值，再根据边坡安全系数拟合式计算得到边坡安全系数理论值；
S2.以步骤S1获取的边坡安全系数理论值为基准，计算目标误差下的边坡安全系数相对值；
具体实施时，在可接受范围内(比如10％)，任意选取当前认为合适的目标误差，比如3％，并计算目标误差下的边坡安全系数相对值；
S3.根据步骤S2得到的边坡安全系数相对值，结合边坡实际高度，计算得到网格高度；具体实施时，根据边坡安全系数相对值对应的相对坡高比，结合边坡实际高度，反算具体的网格高度即可；
S4.改变计算模型的边坡高度，重复步骤S1～S3，得到任意边坡高度下目标误差下进行边坡稳定性分析的相对坡高比；
S5.改变计算模型的边坡角度，重复步骤S1～S3，得到任意边坡角度下目标误差下进行边坡稳定性分析的相对坡高比；
S6.根据步骤S4和步骤S5得到的相对坡高比数据，计算得到任意尺度边坡等精度安全系数。
以下结合一个具体实施例，对本发明的计算方法及其可行性进行说明：
首先计算边坡安全系数理论值；采用如图2所示的边坡计算模型，计算边坡安全系数，得到边坡安全系数Fs与相对坡高比λ的关系式为Fs＝1.26-0.39×0.10λ，调整相关系数的平方R2＝0.983，说明拟合曲线与Fs随λ变化规律基本一致；令λ＝0，求得对应的Fs＝0.87；
表1 Fs与λ的关系式示意表
λ 0.25 0.20 0.15 0.125 0.10 0.0875 0.075 0.06875 0.0625
Fs 1.0161 1.0015 0.9751 0.9536 0.9465 0.9446 0.9307 0.9266 0.9262
以绝对安全系数为基准，得到可接受范围内(≤10％)任意相对误差下的边坡安全系数，本实施例中选择1％、3％和5％进行计算；具有不同尺度的边坡以此方法即可计算得到具有1％、3％和5％误差的安全系数，且各边坡安全系数之间精度相等，从而实现了多尺度边坡稳定性等精度评价；
根据拟合方程反演特定精度(如1％、3％和5％)下的λ具体值，结合边坡实际高度，可以反算网格高度，具体如图3所示；
改变计算模型边坡高度，重复上述步骤，得到任意坡高下进行任意精度的边坡稳定性等精度分析所需相对坡高比，计算结果如下表所示，绘制成曲线如图4所示，从而确定所需网格高度；
表2坡高与误差相关表
坡高/m 1％误差 3％误差 5％误差
10 0.0149 0.0448 0.0746
20 0.0121 0.0362 0.0603
40 0.0100 0.0301 0.0502
60 0.0099 0.0296 0.0493
80 0.0089 0.0267 0.0445
100 0.0091 0.0274 0.0456
120 0.0087 0.0262 0.0437
140 0.0078 0.0232 0.0387
160 0.0078 0.0232 0.0387
140 0.0073 0.0220 0.0367
200 0.0084 0.0252 0.0419
220 0.0081 0.0244 0.0407
240 0.0082 0.0247 0.0411
改变计算模型边坡角度，重复上述步骤，得到任意坡角下进行任意精度的边坡稳定性等精度分析所需相对坡高比，计算结果如下表所示，绘制成曲线如图5所示，从而确定所需网格高度；
表3坡高与误差相关表
坡度/度 1％误差 3％误差 5％误差 坡度/度 1％误差 3％误差 5％误差
20 0.0207 0.0620 0.1033 52 0.0056 0.0167 0.0279
22 0.0174 0.0521 0.0869 54 0.0052 0.0157 0.0262
24 0.0165 0.0494 0.0823 56 0.0052 0.0155 0.0259
26 0.0136 0.0407 0.0679 58 0.0049 0.0148 0.0247
28 0.0126 0.0377 0.0629 60 0.0045 0.0134 0.0224
30 0.0111 0.0333 0.0554 62 0.0038 0.0114 0.0191
32 0.0100 0.0301 0.0501 64 0.0039 0.0117 0.0195
34 0.0092 0.0277 0.0462 66 0.0038 0.0113 0.0188
36 0.0089 0.0266 0.0443 68 0.0036 0.0109 0.0181
38 0.0086 0.0257 0.0429 70 0.0038 0.0114 0.0190
40 0.0087 0.0260 0.0433 72 0.0035 0.0105 0.0175
42 0.0079 0.0237 0.0395 74 0.0033 0.0100 0.0166
44 0.0070 0.0209 0.0349 76 0.0030 0.0091 0.0152
46 0.0072 0.0217 0.0362 78 0.0025 0.0076 0.0127
48 0.0067 0.0201 0.0335 80 0.0029 0.0087 0.0144
50 0.0062 0.0186 0.0309
最终，根据上述的相对坡高比数据，计算得到目标误差下的任意尺度边坡等精度安全系数。
如图6所示，为本发明方法的网格划分方法的方法流程示意图：本发明提供的这种包括了上述多尺度边坡稳定性等精度分析及其网格划分方法的网格划分方法，包括如下步骤：
S1.获取边坡安全系数理论值；具体为采用如下步骤计算边坡安全系数理论值：
A.定义相对坡高比；具体为相对坡高比定义为划分网格高度与边坡高度的比值，且λ＝hgrid/Hslope；λ为相对坡高比，hgrid为划分网格高度，Hslope为边坡高度；
B.根据已知的边坡高度，选择不同的划分网格高度，从而得到若干组不同的相对坡高比；
C.根据设定的计算模型和边坡参数，建立若干个除相对坡高比不同外剩余计算条件均相同的边坡稳定性计算模型；具体为边坡参数全部采用如下参数值：
密度ρ＝1.93，单位为g·cm-3；
弹性模量E＝56.5，单位为MPa；
泊松比u＝0.4；
粘聚力c＝25，单位为ηPa；
内摩擦角φ＝20°；
采用最优边坡几何尺寸建立计算模型；具体为边坡计算模型左边界距离坡趾的长度为1.5倍坡高，边坡计算模型右边界距离坡肩的长度为2.5倍坡高，边坡计算模型地基厚度则为1倍坡高；
建立至少三个除相对坡高比λ不同外，剩余计算条件均相同的边坡稳定性计算模型；
D.对步骤C建立的若干个边坡稳定性计算模型进行求解，获得各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数；具体为采用强度折减二分法对边坡稳定性计算模型进行求解，从而得到各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数；
在具体实施时，采用如下步骤进行求解：
a.创建数组M，以及全局变量A、B和N；其中数组M用于存放边坡安全系数值，全局变量A作为计算区间的上限值并初始化为0，全局变量B作为计算区间的下限值并初始化为0，N为循环次数并初始化为0；
b.带入边坡稳定性计算模型和计算参数；
c.判断循环次数N是否大于或等以1：
若N≥1，则令A作为计算区间的上限值，令B作为计算区间的下限值；
若N＜1，则不操作；
d.对当前带入的边坡稳定性计算模型进行求解，得到边坡安全系数、幅值给中间变量S，并将边坡安全系数保存至数组M；
e.修改A的值为S，并修改B的值为k×S；k为小于1的折减系数；
f.循环次数N的值增加1；
g.判断是否所有的边坡稳定性计算模型均计算完成：
若是，则输出最终的数组M，得到所有的边坡安全系数值；
若否，则删除当前带入的边坡稳定性计算模型，并返回步骤b；
E.对步骤D得到的各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数进行数据拟合，从而得到边坡安全系数拟合式；
F.根据步骤E得到的边坡安全系数拟合式，计算得到最终的边坡安全系数理论值；具体为计算得到边坡安全系数拟合式与坐标轴中y轴的交点的坐标值，再根据边坡安全系数拟合式计算得到边坡安全系数理论值；
S2.以步骤S1获取的边坡安全系数理论值为基准，计算目标误差下的边坡安全系数相对值；
具体实施时，在可接受范围内(比如10％)，任意选取当前认为合适的目标误差，比如3％，并计算目标误差下的边坡安全系数相对值；
S3.根据步骤S2得到的边坡安全系数相对值，结合边坡实际高度，计算得到网格高度；具体实施时，根据边坡安全系数相对值对应相对坡高比，结合边坡实际高度，反算具体的网格高度即可；
S4.改变计算模型的边坡高度，重复步骤S1～S3，得到任意边坡高度下目标误差下进行边坡稳定性分析的相对坡高比；
S5.改变计算模型的边坡角度，重复步骤S1～S3，得到任意边坡角度下目标误差下进行边坡稳定性分析的相对坡高比；
S6.根据步骤S4和步骤S5得到的相对坡高比数据，计算得到任意尺度边坡等精度安全系数；
S7.根据步骤S4和步骤S5得到的相对坡高比数据，以及步骤S6得到的任意尺度边坡等精度安全系数，得到任意坡高或任意坡角下进行目标误差下的边坡稳定性等精度分析所需的网格高度；
具体实施时，由于引入相对坡高比作为变量，根据任意坡高下边坡稳定性等精度分析所需相对坡高比的变化规律，采用任意坡度下边坡稳定性等精度分析所需相对坡高比的变化规律作为所需关系曲线时，若边坡坡高小于80米时，可适当增大数值模型的相对坡高比，以实现多尺度边坡等精度分析网格划分。

Claims (9)

1.一种任意尺度边坡等精度安全系数计算方法，包括如下步骤：
S1.获取边坡安全系数理论值；
S2.以步骤S1获取的边坡安全系数理论值为基准，计算目标误差下的边坡安全系数相对值；
S3.根据步骤S2得到的边坡安全系数相对值，结合边坡实际高度，计算得到网格高度；
S4.改变计算模型的边坡高度，重复步骤S1～S3，得到任意边坡高度下目标误差下进行边坡稳定性等精度分析的相对坡高比；
S5.改变计算模型的边坡角度，重复步骤S1～S3，得到任意边坡角度下目标误差下进行边坡稳定性等精度分析的相对坡高比；
S6.根据步骤S4和步骤S5得到的相对坡高比数据，计算得到任意尺度边坡等精度安全系数。
2.根据权利要求1所述的任意尺度边坡等精度安全系数计算方法，其特征在于步骤S1所述的获取边坡安全系数理论值，具体为采用如下步骤计算边坡安全系数理论值：
A.定义相对坡高比；
B.根据已知的边坡高度，选择不同的划分网格高度，从而得到若干组不同的相对坡高比；
C.根据设定的计算模型和边坡参数，建立若干个除相对坡高比不同外剩余计算条件均相同的边坡稳定性计算模型；
D.对步骤C建立的若干个边坡稳定性计算模型进行求解，获得各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数；
E.对步骤D得到的各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数进行数据拟合，从而得到边坡安全系数拟合式；
F.根据步骤E得到的边坡安全系数拟合式，计算得到最终的边坡安全系数理论值。
3.根据权利要求2所述的任意尺度边坡等精度安全系数计算方法，其特征在于步骤A所述的相对坡高比，具体为相对坡高比定义为划分网格高度与边坡高度的比值，且η＝hgrid/Hslope；η为相对坡高比，hgrid为划分网格高度，Hslope为边坡高度。
4.根据权利要求3所述的任意尺度边坡等精度安全系数计算方法，其特征在于步骤C所述的建立若干个除相对坡高比不同外剩余计算条件均相同的边坡稳定性计算模型，具体为边坡参数全部采用如下参数值：
密度ρ＝1.93，单位为g·cm-3；
弹性模量E＝56.5，单位为MPa；
泊松比u＝0.4；
粘聚力c＝25，单位为ηPa；
内摩擦角φ＝20°；
采用最优边坡几何尺寸建立计算模型；
建立至少三个除相对坡高比η不同外，剩余计算条件均相同的边坡稳定性计算模型。
5.根据权利要求4所述的任意尺度边坡等精度安全系数计算方法，其特征在于所述的最优边坡几何尺寸建立计算模型，具体为边坡计算模型左边界距离坡趾的长度为1.5倍坡高，边坡计算模型右边界距离坡肩的长度为2.5倍坡高，边坡计算模型地基厚度则为1倍坡高。
6.根据权利要求5所述的任意尺度边坡等精度安全系数计算方法，其特征在于步骤D所述的对步骤C建立的若干个边坡稳定性计算模型进行求解，获得各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数，具体为采用强度折减二分法对边坡稳定性计算模型进行求解，从而得到各个边坡稳定性计算模型所对应的边坡安全系数。
7.根据权利要求6所述的任意尺度边坡等精度安全系数计算方法，其特征在于所述的采用强度折减二分法对边坡稳定性计算模型进行求解，具体为采用如下步骤进行求解：
a.创建数组M，以及全局变量A、B和N；其中数组M用于存放边坡安全系数值，全局变量A作为计算区间的上限值并初始化为0，全局变量B作为计算区间的下限值并初始化为0，N为循环次数并初始化为0；
b.带入边坡稳定性计算模型和计算参数；
c.判断循环次数N是否大于或等以1：
若N≥1，则令A作为计算区间的上限值，令B作为计算区间的下限值；
若N＜1，则不操作；
d.对当前带入的边坡稳定性计算模型进行求解，得到边坡安全系数、幅值给中间变量S，并将边坡安全系数保存至数组M；
e.修改A的值为S，并修改B的值为k×S；k为小于1的折减系数；
f.循环次数N的值增加1；
g.判断是否所有的边坡稳定性计算模型均计算完成：
若是，则输出最终的数组M，得到所有的边坡安全系数值；
若否，则删除当前带入的边坡稳定性计算模型，并返回步骤b。
8.根据权利要求7所述的任意尺度边坡等精度安全系数计算方法，其特征在于步骤F所述的根据步骤E得到的边坡安全系数拟合式，计算得到最终的边坡安全系数理论值，具体为计算得到边坡安全系数拟合式与坐标轴中y轴的交点的坐标值，再根据边坡安全系数拟合式计算得到边坡安全系数理论值。
9.一种包括了权利要求1～8之一所述的任意尺度边坡等精度安全系数计算方法的网格划分方法，其特征在于还包括如下步骤：
S7.根据步骤S4和步骤S5得到的相对坡高比数据，以及步骤S6得到的任意尺度边坡等精度安全系数，得到任意坡高或任意坡角下进行目标误差下的边坡稳定性等精度分析所需的网格高度。
CN202010687538.XA 2020-07-16 2020-07-16 任意尺度边坡等精度安全系数计算方法及网格划分方法 Active CN111931272B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010687538.XA CN111931272B (zh) 2020-07-16 2020-07-16 任意尺度边坡等精度安全系数计算方法及网格划分方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010687538.XA CN111931272B (zh) 2020-07-16 2020-07-16 任意尺度边坡等精度安全系数计算方法及网格划分方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111931272A true CN111931272A (zh) 2020-11-13
CN111931272B CN111931272B (zh) 2022-09-16

Family

ID=73313199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010687538.XA Active CN111931272B (zh) 2020-07-16 2020-07-16 任意尺度边坡等精度安全系数计算方法及网格划分方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111931272B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113515795A (zh) * 2021-06-29 2021-10-19 中国建筑第八工程局有限公司 隧道安全系数计算方法及其系统
US11460603B1 (en) * 2021-04-27 2022-10-04 Chengdu University Of Technology Method for computing factor of safety of a slope

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130081927A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Supermetal Structures Inc. Apparatus having mechanical drives for moving a dolly
CN104331607A (zh) * 2014-10-22 2015-02-04 西安长庆科技工程有限责任公司 一种边坡稳定分析方法
CN107067333A (zh) * 2017-01-16 2017-08-18 长沙矿山研究院有限责任公司 一种高寒高海拔高陡边坡稳定性监控方法
CN108416174A (zh) * 2018-04-16 2018-08-17 浙江大学 大型露天矿山边坡设计安全系数取值方法
CN108665146A (zh) * 2018-04-16 2018-10-16 浙江大学 大型露天矿山边坡稳定性评价精度确定方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130081927A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Supermetal Structures Inc. Apparatus having mechanical drives for moving a dolly
CN104331607A (zh) * 2014-10-22 2015-02-04 西安长庆科技工程有限责任公司 一种边坡稳定分析方法
CN107067333A (zh) * 2017-01-16 2017-08-18 长沙矿山研究院有限责任公司 一种高寒高海拔高陡边坡稳定性监控方法
CN108416174A (zh) * 2018-04-16 2018-08-17 浙江大学 大型露天矿山边坡设计安全系数取值方法
CN108665146A (zh) * 2018-04-16 2018-10-16 浙江大学 大型露天矿山边坡稳定性评价精度确定方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱维伟 等: "边坡稳定有限元分析中相对网格大小对安全系数的影响", 《河南科学》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11460603B1 (en) * 2021-04-27 2022-10-04 Chengdu University Of Technology Method for computing factor of safety of a slope
CN113515795A (zh) * 2021-06-29 2021-10-19 中国建筑第八工程局有限公司 隧道安全系数计算方法及其系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN111931272B (zh) 2022-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111931272B (zh) 任意尺度边坡等精度安全系数计算方法及网格划分方法
Deng et al. Moving surface spline interpolation based on Green’s function
CN101750037A (zh) 大型不规则土方开挖量精确测定方法
CN110263483B (zh) 基于flac3d软件的抗滑桩设计推力曲线计算方法
CN105701274A (zh) 一种岩土参数三维局部平均随机场样本的生成方法
CN107577641A (zh) 一种基于gpu并行的重力梯度张量数据快速密度反演方法
CN107491411A (zh) 基于n阶多项式密度函数的重力异常反演方法
CN107886573B (zh) 一种复杂地质条件下边坡三维有限元网格生成方法
CN113221200A (zh) 一种适用于堆芯颗粒分布不确定性分析的三维高效随机排布方法
CN114925624B (zh) 一种天然河道三维水流数值模拟方法
CN115033941A (zh) 一种三维粗糙表面接触面积的计算方法
CN107507179A (zh) 基于gocad的岩土体量化分析方法
CN113868728B (zh) 一种基于Bentley软件的挖方填方工程数量计算方法
CN112100890B (zh) 一种压裂水平缝起裂扩展全三维数学模型的计算方法
CN114201794A (zh) 一种基于bim的异形土石方工程量测算方法及装置
CN111797447B (zh) 一种复杂地基混凝土坝孔道配筋方法
CN117351165A (zh) 一种基于ArcGIS的三维地层模型的构建及测算方法
CN109783991B (zh) 一种无已知底滑面的滑坡滑动过程模拟方法
CN114996809B (zh) 一种基于内外功率比的非直线坡面型边坡稳定性评价方法
CN116861762A (zh) 一种基于贝叶斯更新和水致劣化模型的岸坡变形预警方法
CN113221368B (zh) 一种将二维地质剖面转换为flac3d计算模型的方法
CN114492127A (zh) 一种重力坝浅层抗滑稳定影响因素敏感性分析方法
Yu et al. An h-adaptive numerical manifold method for solid mechanics problems
CN107944127A (zh) 一种井工开采地表沉陷参数拐点偏距的确定方法
CN111931273B (zh) 边坡安全系数理论值的快速计算方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240112

Address after: 230000 floor 1, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province

Patentee after: Dragon totem Technology (Hefei) Co.,Ltd.

Address before: Yuelu District City, Hunan province 410083 Changsha Lushan Road No. 932

Patentee before: CENTRAL SOUTH University