CN115169181A - 一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法及系统 - Google Patents

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CN115169181A CN202210793712.8A CN202210793712A CN115169181A CN 115169181 A CN115169181 A CN 115169181A CN 202210793712 A CN202210793712 A CN 202210793712A CN 115169181 A CN115169181 A CN 115169181A
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菅明健
杜宝帅
李晓宇
刘�文
刘爽
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邓化凌
宗立君
郝亚楠
索帅
陈阳
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Abstract

本公开提供了一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法及系统，属于边坡稳定性评价技术领域，包括获取待预测的边坡参数，并构建边坡模型，定义粘聚力和内摩擦角的折减系数，并计算综合安全系数；根据土体软化过程，推导粘聚力和内摩擦角折减系数之间的映射关系，先将边坡模型整体折减，得到边坡的塑性区范围；提取土体单元，将提取的土体单元按照折减系数间的映射关系对粘聚力和内摩擦角进行迭代折减，实现考虑局部劣化的综合系数边坡稳定性的折减计算。

Description

一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法及系统
技术领域
本公开涉及边坡稳定性评价技术领域，具体涉及一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
边坡稳定性是指边坡岩、土体在一定坡高和坡角条件下的稳定程度。自然边坡或者人工边坡都应该具备保持安全稳定的条件和能力，这两类边坡的岩土体在各种内外因素作用下逐渐发生化，坡体应力状态也随之改变，当滑动力或者倾覆力达以至超过抗滑力或者抗倾覆力而失去平衡时，即出现变破坏，造成灾害或威胁建筑物安全，所以对于评估边坡稳定性非常的重要。
强度折减法由于不仅能得到边坡稳定性的安全系数，并且还能得到潜在的滑裂面，所以在边坡稳定性分析中被广泛使用，但是传统强度折减法不考虑边坡破坏过程中粘聚力和内摩擦角衰减速度的差异问题，现有的多安全系数虽然体现了粘聚力和内摩擦角安全储备的不同，但是其强度参数折减过程未考虑土体劣化的过程，在折减比的确定上具有一定局限性与盲目性，在此基础上得到的安全储备难有说服力，且在衡量安全性时，缺乏唯一指标，或仅以算数平均出力为单一系数；此外，传统的强度折减法在计算时将整体边坡进行强度折减，而实际上，边坡失稳通常是由于滑动带局部的土体强度参数受到弱化或者外荷载出现变化引起的，强度弱化的土体基本只存在与局部区域，如果对全部单元进行强度折减，理论上会得出偏大于实际的位移，不能准确地反映边坡失稳时的局部劣化情况与真实变形。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提出了一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法及系统，采用考虑局部劣化的综合系数边坡强度折减法，从土体劣化过程角度出发，对边坡潜在滑裂带进行局部强度折减，确定综合安全系数，准确地反映边坡失稳时的局部劣化情况与真实变形。
根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：
一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法，包括：
获取待预测的边坡参数，并构建边坡模型；测量获取土体粘聚力以及内摩擦角数据；
定义粘聚力和内摩擦角的折减系数，并计算综合安全系数；
根据土体软化过程，推导粘聚力和内摩擦角折减系数之间的映射关系；
计算时，先将边坡模型整体折减，得到边坡的塑性区范围；提取土体单元，求解自重应力，将提取的土体单元按照折减系数间的映射关系对粘聚力和内摩擦角进行迭代折减，实现考虑局部劣化的综合系数边坡稳定性的折减计算。
根据另一些实施例，本公开还采用如下技术方案：
一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析系统，包括：
数据处理中心，用于获取待预测的边坡参数，并构建边坡模型；测量获取土体粘聚力以及内摩擦角数据；
模型计算模块，用于定义粘聚力和内摩擦角的折减系数，并计算综合安全系数；
数据分析模块，用于根据土体软化过程，推导粘聚力和内摩擦角折减系数之间的映射关系；
所述模型计算模块在计算时，先将边坡模型整体折减，得到边坡的塑性区范围；提取土体单元，求解自重应力，将提取的土体单元按照折减系数间的映射关系对粘聚力和内摩擦角进行迭代折减，实现考虑局部劣化的综合系数边坡稳定性的折减计算。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
本公开提出获取折减参数之间的映射关系，体现了强度参数折减与土体性质劣化之间的联系，保证边坡达到极限平衡时的强度参数位于初始强度参数与残余强度参数决定的拟合直线上，即极限平衡状态时对应的强度参数在边皮土体弱化路径上，克服了传统强度折减法无法考虑土体劣化过程的缺点和当前多安全系数折减比确定上的盲目性，采用局部折减方法，克服了传统强度折减法计算位移偏大的问题，本公开的局部强度折减法分析与得到的边坡综合安全系数更加符合土体实际劣化的规律。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开的土体的应变软化曲线示意图；
图2是本公开的强度参数在衰减过程中的变化示意图；
图3是本公开的边坡模型示意图；
图4是本公开的安全系数随折减比变化的示意图；
图5是本公开的不同强度参数折减比λ下的潜在滑动面形状示意图；
图6是本公开的整体折减后的滑裂带单元示意图；
图7是本公开表示的传统全单元强度折减法得到的滑裂带示意图；
图8是本公开表示的自定义局部强度折减法得到的滑裂带示意图；
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例1
本公开的一种实施例中提供了一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法，包括：
步骤1：获取待预测的边坡参数，并构建边坡模型；测量获取土体粘聚力以及内摩擦角数据；
步骤2：定义粘聚力和内摩擦角的折减系数，并计算综合安全系数；
步骤3：根据土体软化过程，推到粘聚力和内摩擦角折减系数之间的映射关系；
步骤4：计算时，先将边坡模型整体折减，得到边坡的塑性区范围；提取土体单元，求解自重应力，将提取的土体单元按照折减系数间的映射关系对粘聚力和内摩擦角进行迭代折减，实现考虑局部劣化的综合系数边坡稳定性的折减计算。
获取待分析的边坡各种参数数据，并构建边坡模型，测量测量获取土体粘聚力以及内摩擦角数据并作为初始值。
定义粘聚力和内摩擦角的折减系数，并计算综合安全系数；具体的定义SRFc'与
Figure BDA0003734770440000051
分别为粘聚力与内摩擦角的折减系数。
SRFc'与
Figure BDA0003734770440000052
分别为粘聚力与内摩擦角的折减系数，存在：
Figure BDA0003734770440000053
其中，c0、
Figure BDA0003734770440000054
分别为粘聚力和内摩擦角初始值；c'、
Figure BDA0003734770440000055
分别为粘聚力、内摩擦角的折减残余余值。
当c'、
Figure BDA0003734770440000056
达到极限平衡状态时的值cl、
Figure BDA0003734770440000057
时，定义SRFc和
Figure BDA0003734770440000058
为边坡极限平衡时的双折减系数即双安全系数,折减比λ为：
Figure BDA0003734770440000059
滑动面的抗滑力由土体本身提供的抗滑力和外部加固作用构成，边坡土体强度参数折减前提供的抗滑力与极限状态下滑动面提供的的比值来定义综合安全系数。
定义综合安全系数时，由于滑动面的抗滑力通常由2部分构成，一部分时土体本申请提供抗滑力，另一部分则是外部加固作用，如锚杆、抗滑桩等的加固力，边坡土体强度参数折减前滑动面提供的抗滑力与极限状态下滑动面提供的抗滑力的比值：
Figure BDA0003734770440000061
其中，Fl为滑动面的加固力，c0i、
Figure BDA0003734770440000062
为滑动面各土条的初始粘聚力和内摩擦角，σi为极限状态下各土条底部的正应力。潜在滑动面可由GEO SLOPE、F LAC3D等岩土分析软件常规计算得到。τ0和τl为土体初始状态及土体达到极限平衡状态时的剪应力，Fs为安全系数，SRFc和
Figure BDA0003734770440000063
为极限平衡状态下的边坡参数双折减系数(内聚力折减系数SRFc，内摩擦角折减系数
Figure BDA0003734770440000064
)△Si对应ds，为微元土条(第i条)。
监控土体软化过程，制定土体应变软化曲线，获取应变剪应力峰值强度、剪应力软化强度以及剪应力残余强度值，获取土体衰减过程中，强度参数由初始值同步线性折减至残余强度参数，边坡达到极限平衡状态时的应变力以及对应的强度参数。在边坡失稳破坏的过程中，潜在滑动面上应力和应变分布时不均匀的，在外部因素作用下，局部区域的剪力超过其抗剪强度或应变超过一定值，土体将进入软化阶段，抗剪强度衰减，原本由这些区域承受的部分剪力转移到周围的土体，进而可能使得周围土体也进入软化阶段；如果不断推进则可能形成剪切带，最终导致边坡的失稳破坏。边坡工程中土体应变软化在宏观上表现为边坡渐进累积破坏，其根本原因在于土体抗剪强度从峰值强度降低为残余强度。土体软化的过程中的应变曲线如图1所示，土体衰减过程中，强度参数c、
Figure BDA0003734770440000071
由初始值c0、
Figure BDA0003734770440000072
同步线性折减至残余强度参数cr、
Figure BDA0003734770440000073
边坡达到极限平衡状态时的应变为εl，且εl∈(ε0,εr)，此时对应的强度参数为cl、
Figure BDA0003734770440000074
根据图2所示，根据强度参数衰减过程，其衰减速率保持不变的前提下，计算得到折减参数之间的映射关系。如下式：
Figure BDA0003734770440000075
Figure BDA0003734770440000076
对式(4)和(5)变形可得：
Figure BDA0003734770440000077
将式(1)代入(6)中，
Figure BDA0003734770440000078
令：
Figure BDA0003734770440000079
Figure BDA0003734770440000081
c0、
Figure BDA0003734770440000082
ε0为初始状态的内聚力、内摩擦角、应变值，cr、
Figure BDA0003734770440000083
εr为土体达到残余强度时的内聚力、内摩擦角、应变值，cl、
Figure BDA0003734770440000084
εl为边坡达到极限平衡状态时的内聚力、内摩擦角、应变值。
α亦可通过土工试验获得，则式(9)即为折减参数SRFc、
Figure BDA0003734770440000085
之间的映射关系。由此，双安全系数变成了单一安全系数的确定，更克服了传统强度折减法无法考虑土体劣化过程的缺点和双安全系数的盲目性。
计算时，先将边坡模型整体折减，得到边坡的塑性区范围；提取土体单元，求解自重应力，将提取的土体单元按照折减系数间的映射关系对粘聚力和内摩擦角进行迭代折减，实现考虑局部劣化的综合系数边坡稳定性的折减计算。
具体地，FLAC3D软件中内置强度折减法的迭代折减过程是不断增加土体参数C(内聚力)、与φ(内摩擦角)的折减系数，即上文中的SRFc'与
Figure BDA0003734770440000086
不断迭代试算，最终得到一个模型极限平衡状态(刚好失稳的状态)下的土体参数。(本方案中即为将C与φ按照前文推导得出的折减系数映射关系编入折减程序中，进行多次折减，不断增加折减系数，得到极限平衡状态下的折减系数，在利用式(3)获得综合安全系数)
在不进行特定设置时，FLAC3D软件将自动默认求解整体模型的全部单元，即实现整体折减的目的。
求解自重应力即为增加重力场，计算在仅受重力作用下初始模型的应力变化，是各类有限元计算软件的基本计算内容，在设置好模型、边界条件约束以及重力加速度G后，开始计算(在FLAC3D中为运行solve命令)即可求解自重应力。
实验
获取某边坡工程的模型参数，如图3所示，模型总高度为25m，总宽度为40m，坡脚至模型前缘的距离为15m，坡顶到模型后缘的距离也为15m，坡高10m，坡度为45度，γ＝19.8KN·m-3，E＝50MPa，μ＝0.4，c0＝29.8kPa，
Figure BDA0003734770440000091
cr＝11.5kPa，
Figure BDA0003734770440000092
构建的模型为变模量弹塑性模型，计算的过程为：定义
Figure BDA0003734770440000093
为折减比λ，在边坡失稳破坏过程中，有2种比较极端的情况，一种是黏聚力先充分发挥作用，然后才由摩阻力作为补充，即只折减
Figure BDA0003734770440000094
不折减c；另一种就是摩阻力先充分发挥作用，然后才由黏聚力作为补充，即只折减c,不折减
Figure BDA0003734770440000095
利用FLAC3D的自定义强度折减程序，FLAC3D中可以通过其特有的FISH编程语言开发计算程序，并由软件读入实现各种计算过程。在不进行自定义编程时，FLAC3D默认同时折减
Figure BDA0003734770440000096
和c，利用FISH语言中可定义只折减单一参数
Figure BDA0003734770440000097
或c的强度折减法，只需在FLAC3D内置强度折减法命令流中，将另一参数的折减系数改为常数1即可完成改编，实现难度不高。首先只折减
Figure BDA0003734770440000098
不折减c，得到c和
Figure BDA0003734770440000099
折减系数，由于不考虑外部加固，所以加固力为0，则由式(3)可计算出最小的折减比λmin＝0.223下的综合安全系数，结果如表1，图1所示。
表1不同强度参数折减比λ下的综合安全系数
Figure BDA00037347704400000910
Figure BDA0003734770440000101
从表1以及图4可以看出，综合安全系数总体上随着折减比的增大而增大。因此，在黏土边坡失稳破坏的过程中，c所起的作用要大于
Figure BDA0003734770440000102
即
Figure BDA0003734770440000103
据此可知，合理的折减比λ∈(1，λmax)，传统强度折减法c和
Figure BDA0003734770440000104
采用同一折减系数是不合理的，亟待进一步改善。
在边坡实际滑动过程中，摩阻力和粘聚力是共同发挥作用的，只是其发挥作用和程度不尽相同，利用本公开改进的强度折减法进行计算，根据边坡土体的参数，由式(8)、式(9)得：
Figure BDA0003734770440000105
将式(9)用fish语言编入FLAC3 D自定义折减程序中，
求得SRFc＝1.464，
Figure BDA0003734770440000106
λ＝1.322，F＝1.349。
不同折减比λ下的滑裂面形状如图4所示。
λ＝1.322时，即为本公开方法计算出的潜在滑裂面。分析不同折减比下的滑裂面，随着折减比的增加，边坡滑裂面深度逐步减小，即其安全系数增大。本发明提出的强度折减法计算出的折减比λ＝1.322∈(1，λmax)，其安全系数为1.349，略大于传统强度折减法的安全系数1.336(λ＝1)，滑裂面深度也小于传统强度折减法的滑裂面深度，如图5。
采用以上方法折减后的滑裂带单元(塑性区单元)如图6所示，将这一区域单元单独提取后，初始化模型，求解自重应力后，将提取出的土体单元单独按式(10)进行边坡局部的强度折减，由全单元折减法计算求得极限平衡状态下边皮的最大位移为-9.18cm，而局部折减法计算求得极限平衡状态下边坡的最大位移为-7.34cm，滑裂带分布基本一致，如图7、图8所示。全单元强度折减法存在其计算位移偏大于实际位移的问题，可以推断局部强度折减法计算所得位移场更为接近实际位移场。因此利用综合安全系数局部强度折减法计算得到的变形场对边坡进行稳定性判断是可行的。
最终利用本公开提出的考虑局部劣化的综合系数边坡强度折减法求得的综合安全系数为F＝1.342。为了验证自定义折减法求解安全系数的合理性，本公开还采用了极限平衡分析程序GEO-SLOPE进行计算对比，分析方法为M-P法，安全系数为1.28。结果汇总见表2。
表2不同方法求得的安全系数
Figure BDA0003734770440000111
实施例2
本公开的一种实施例提供了一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析系统，包括：
数据处理中心，用于获取待预测的边坡参数，并构建边坡模型；测量获取土体粘聚力以及内摩擦角数据；
模型计算模块，用于定义粘聚力和内摩擦角的折减系数，并计算综合安全系数；
数据分析模块，用于根据土体软化过程，推导粘聚力和内摩擦角折减系数之间的映射关系；
所述模型计算模块在计算时，先将边坡模型整体折减，得到边坡的塑性区范围；提取土体单元，求解自重应力，将提取的土体单元按照折减系数间的映射关系对粘聚力和内摩擦角进行迭代折减，实现考虑局部劣化的综合系数边坡稳定性的折减计算。
获取待分析的边坡各种参数数据，并构建边坡模型，测量测量获取土体粘聚力以及内摩擦角数据并作为初始值。
定义粘聚力和内摩擦角的折减系数，并计算综合安全系数；具体的定义SRFc'与
Figure BDA0003734770440000121
分别为粘聚力与内摩擦角的折减系数。
SRFc'与
Figure BDA0003734770440000122
分别为粘聚力与内摩擦角的折减系数，存在：
Figure BDA0003734770440000123
其中，c0、
Figure BDA0003734770440000124
分别为粘聚力和内摩擦角初始值；c'、
Figure BDA0003734770440000125
分别为粘聚力、内摩擦角的折减残余余值。
当c'、
Figure BDA0003734770440000126
达到极限平衡状态时的值cl、
Figure BDA0003734770440000127
时，定义SRFc和
Figure BDA0003734770440000128
为边坡极限平衡时的双折减系数即双安全系数,折减比λ为：
Figure BDA0003734770440000129
滑动面的抗滑力由土体本身提供的抗滑力和外部加固作用构成，边坡土体强度参数折减前提供的抗滑力与极限状态下滑动面提供的的比值来定义综合安全系数。
定义综合安全系数时，由于滑动面的抗滑力通常由2部分构成，一部分时土体本申请提供抗滑力，另一部分则是外部加固作用，如锚杆、抗滑桩等的加固力，边坡土体强度参数折减前滑动面提供的抗滑力与极限状态下滑动面提供的抗滑力的比值：
Figure BDA0003734770440000131
其中，Fl为滑动面的加固力，c0i、
Figure BDA0003734770440000132
为滑动面各土条的初始粘聚力和内摩擦角，σi为极限状态下各土条底部的正应力。潜在滑动面可由GEO SLOPE、F LAC3D等岩土分析软件常规计算得到。
监控土体软化过程，制定土体应变软化曲线，获取应变剪应力峰值强度、剪应力软化强度以及剪应力残余强度值，获取土体衰减过程中，强度参数由初始值同步线性折减至残余强度参数，边坡达到极限平衡状态时的应变力以及对应的强度参数。在边坡失稳破坏的过程中，潜在滑动面上应力和应变分布时不均匀的，在外部因素作用下，局部区域的剪力超过其抗剪强度或应变超过一定值，土体将进入软化阶段，抗剪强度衰减，原本由这些区域承受的部分剪力转移到周围的土体，进而可能使得周围土体也进入软化阶段；如果不断推进则可能形成剪切带，最终导致边坡的失稳破坏。边坡工程中土体应变软化在宏观上表现为边坡渐进累积破坏，其根本原因在于土体抗剪强度从峰值强度降低为残余强度。土体软化的过程中的应变曲线如图1所示，土体衰减过程中，强度参数c、
Figure BDA0003734770440000141
由初始值c0、
Figure BDA0003734770440000142
同步线性折减至残余强度参数cr、
Figure BDA0003734770440000143
边坡达到极限平衡状态时的应变为εl，且εl∈(ε0,εr)，此时对应的强度参数为cl、
Figure BDA0003734770440000144
根据图2所示，根据强度参数衰减过程，其衰减速率保持不变的前提下，计算得到折减参数之间的映射关系。如下式：
Figure BDA0003734770440000145
Figure BDA0003734770440000146
对式(4)和(5)变形可得：
Figure BDA0003734770440000147
将式(1)代入(6)中，
Figure BDA0003734770440000148
令：
Figure BDA0003734770440000149
Figure BDA0003734770440000151
α亦可通过土工试验获得，则式(9)即为折减参数SRFc、
Figure BDA0003734770440000152
之间的映射关系。由此，双安全系数变成了单一安全系数的确定，更克服了传统强度折减法无法考虑土体劣化过程的缺点和双安全系数的盲目性。
计算时，先将边坡模型整体折减，得到边坡的塑性区范围；提取土体单元，求解自重应力，将提取的土体单元按照折减系数间的映射关系对粘聚力和内摩擦角进行迭代折减，实现考虑局部劣化的综合系数边坡稳定性的折减计算。
本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法，其特征在于，包括：
获取待预测的边坡参数，并构建边坡模型；测量获取土体粘聚力以及内摩擦角数据；
定义粘聚力和内摩擦角的折减系数，并计算综合安全系数；
根据土体软化过程，推导粘聚力和内摩擦角折减系数之间的映射关系；
计算时，先将边坡模型整体折减，得到边坡的塑性区范围；提取土体单元，求解自重应力，将提取的土体单元按照折减系数间的映射关系对粘聚力和内摩擦角进行迭代折减，实现考虑局部劣化的综合系数边坡稳定性的折减计算。
2.如权利要求1所述的一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法，其特征在于，定义SRFc'与
Figure FDA0003734770430000011
分别为粘聚力与内摩擦角的折减系数。
3.如权利要求1所述的一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法，其特征在于，SRFc'与
Figure FDA0003734770430000012
分别为粘聚力与内摩擦角的折减系数，存在：
Figure FDA0003734770430000013
其中，c0、
Figure FDA0003734770430000014
分别为粘聚力和内摩擦角初始值；c'、
Figure FDA0003734770430000015
分别为粘聚力、内摩擦角的折减残余余值。
4.如权利要求3所述的一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法，其特征在于，当c'、
Figure FDA0003734770430000016
达到极限平衡状态时的值cl、
Figure FDA0003734770430000017
时，定义SRFc和
Figure FDA0003734770430000018
为边坡极限平衡时的双综合安全系数，折减比λ为:
Figure FDA0003734770430000019
5.如权利要求1所述的一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法，其特征在于，滑动面的抗滑力由土体本身提供的抗滑力和外部加固作用构成，边坡土体强度参数折减前提供的抗滑力与极限状态下滑动面提供的的比值来定义综合安全系数。
6.如权利要求1所述的一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法，其特征在于，监控土体软化过程，制定土体应变软化曲线，获取应变剪应力峰值强度、剪应力软化强度以及剪应力残余强度值。
7.如权利要求1所述的一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法，其特征在于，获取土体衰减过程中，强度参数由初始值同步线性折减至残余强度参数，获取边坡达到极限平衡状态时的应变力以及对应的强度参数。
8.如权利要求1所述的一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析方法，其特征在于，根据土体强度参数的衰减过程，其衰减速率保持不变的前提下，计算得到折减参数之间的映射关系。
9.一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析系统，其特征在于，包括
数据处理中心，用于获取待预测的边坡参数，并构建边坡模型；测量获取土体粘聚力以及内摩擦角数据；
模型计算模块，用于定义粘聚力和内摩擦角的折减系数，并计算综合安全系数；
数据分析模块，用于根据土体软化过程，推导粘聚力和内摩擦角折减系数之间的映射关系。
10.如权利要求9所述的一种考虑局部劣化的土体边坡稳定性分析系统，其特征在于，所述模型计算模块在计算时，先将边坡模型整体折减，得到边坡的塑性区范围；提取土体单元，求解自重应力，将提取的土体单元按照折减系数间的映射关系对粘聚力和内摩擦角进行迭代折减，实现考虑局部劣化的综合系数边坡稳定性的折减计算。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115546433A (zh) * 2022-11-23 2022-12-30 西南交通大学 一种边坡软化区域预测方法、系统、设备及可读存储介质
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