CN116956629B - 一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及边坡危岩体崩塌时间预测技术领域，尤其涉及一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测方法和系统，方法包括获取拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的宏细观物理力学参数，建立，拉裂型边坡危岩体的主控裂隙亚临界扩展的断裂力学模型，进而求解，拉裂型边坡危岩体的裂隙亚临界扩展的时变方程、在干燥状态与饱水状态下的临近崩塌时长的理论解析方程，计算在干燥状态下干燥状态下的临近崩塌时长和在饱水状态下的临近崩塌时长，赋予权重后，得到临近崩塌时长的预测值。具有可定量长期预测拉裂型危岩体崩塌时间，预测结果可靠等优点，应用广泛。
Description
技术领域
本发明涉及边坡危岩体崩塌时间预测技术领域，尤其涉及一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测方法和系统。
背景技术
边坡上被多组结构面切割的危岩体，突然脱离母体，翻滚而下的地质现象称为崩塌，而后缘存在陡倾裂隙，失稳崩塌的本质原因是后缘裂隙扩展断裂的崩塌类型称为拉裂型崩塌。边坡危岩体往往变形量微小、缓慢，但崩塌失稳过程短暂，突发性极强。传统“位移切线角模型”、“Saito预测模型”、“Fukuzono预测模型”等基于变形监控的预测预报方法需在边坡危岩体进入可测的变形加速阶段才能够做出预测应用，而很难做出早期稳定性的长期定量预测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测方法和系统。
本发明的一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测方法的技术方案如下：
获取拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的宏细观物理力学参数，建立拉裂型边坡危岩体的主控裂隙亚临界扩展的断裂力学模型，根据断裂力学模型得到拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式，结合拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式和裂隙亚临界扩展的Charles幂率方程，求解拉裂型边坡危岩体的裂隙亚临界扩展的时变方程；
根据拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式，将拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的裂端应力强度因子达到断裂韧度作为崩塌判据，求解拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的崩塌临界贯通比，并结合拉裂型边坡危岩体的裂隙亚临界扩展的时变方程，求解得到拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的临近崩塌时长的理论解析方程；
将拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的宏细观物理力学参数带入拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的临近崩塌时长的理论解析方程，将拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的宏细观物理力学参数带入拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的临近崩塌时长的理论解析方程，分别得到拉裂型边坡危岩体在干燥状态下干燥状态下的临近崩塌时长td和在饱水状态下的临近崩塌时长tw，根据拉裂型边坡危岩体所在环境的历史降雨条件，分别为td与tw赋予权重，得到td和tw的权重平均值，根据权重平均值，得到临近崩塌时长的预测值。
本发明的一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测系统的技术方案如下：
包括获取建立求解模块、求解模块和预测模块；
获取建立求解模块用于：获取拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的宏细观物理力学参数，建立拉裂型边坡危岩体的主控裂隙亚临界扩展的断裂力学模型，根据断裂力学模型得到拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式，结合拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式和裂隙亚临界扩展的Charles幂率方程，求解拉裂型边坡危岩体的裂隙亚临界扩展的时变方程；
求解模块用于：根据拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式，将拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的裂端应力强度因子达到断裂韧度作为崩塌判据，求解拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的崩塌临界贯通比，并结合拉裂型边坡危岩体的裂隙亚临界扩展的时变方程，求解得到拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的临近崩塌时长的理论解析方程；
预测模块用于：将拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的宏细观物理力学参数带入拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的临近崩塌时长的理论解析方程，将拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的宏细观物理力学参数带入拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的临近崩塌时长的理论解析方程，分别得到拉裂型边坡危岩体在干燥状态下干燥状态下的临近崩塌时长td和在饱水状态下的临近崩塌时长tw，根据拉裂型边坡危岩体所在环境的历史降雨条件，分别为td与tw赋予权重，得到td和tw的权重平均值，根据权重平均值，得到临近崩塌时长的预测值。
本发明的有益效果如下：
具有可定量长期预测拉裂型危岩体崩塌时间，预测结果可靠等优点，可广泛应用于山地城镇边坡与公路铁路、水利水电、露天矿山等工程边坡的拉裂型边坡危岩体的崩塌时间预测。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例的一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测方法的流程示意图；
图2为实施例中拉裂型危岩体力学模型，图中，图中a为主控裂隙长度(m)，H为岩体高度(m)，L为岩体厚度(m)。
图3为实施例中典型拉裂型危岩体主控裂隙贯通比时变演化曲线。
图4为本发明实施例的一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例的一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测方法，包括如下步骤：
S1、获取拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的宏细观物理力学参数，建立拉裂型边坡危岩体的主控裂隙亚临界扩展的断裂力学模型，根据断裂力学模型得到拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式，结合拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式和裂隙亚临界扩展的Charles幂率方程，求解拉裂型边坡危岩体的裂隙亚临界扩展的时变方程；
其中，宏细观物理力学参数包括宏观物理力学参数和细观物理力学参数，宏观物理力学参数包括：危岩体高度H、厚度L，主控裂隙初始贯通比λ0，干燥密度ρd、饱水密度ρw；细观物理力学参数包括：干燥断裂韧度KICd、饱水断裂韧度KICw，干燥裂隙扩展速率常数Ad、饱水裂隙扩展速率常数Aw，干燥应力腐蚀常数nd、饱水应力腐蚀常数nw。
S2、根据拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式，将拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的裂端应力强度因子达到断裂韧度作为崩塌判据，求解拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的崩塌临界贯通比，并结合拉裂型边坡危岩体的裂隙亚临界扩展的时变方程，求解得到拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的临近崩塌时长的理论解析方程；
S3、将拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的宏细观物理力学参数带入拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的临近崩塌时长的理论解析方程，将拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的宏细观物理力学参数带入拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的临近崩塌时长的理论解析方程，分别得到拉裂型边坡危岩体在干燥状态下干燥状态下的临近崩塌时长td和在饱水状态下的临近崩塌时长tw，根据拉裂型边坡危岩体所在环境的历史降雨条件，分别为td与tw赋予权重，得到td和tw的权重平均值，根据权重平均值，得到临近崩塌时长的预测值。
可选地，在上述技术方案中，S1中，建立断裂力学模型，得到裂端应力强度因子的计算公式以及得到时变方程的过程，包括：
S10、将拉裂型边坡危岩体的后缘裂隙的扩展断裂作为拉裂型边坡危岩体崩塌的控制条件，将拉裂型边坡危岩体概化矩形体，将拉裂型边坡危岩体的母岩体概化为无限体，将拉裂型边坡危岩体和母岩体的分离过程定义为I型裂隙在应力腐蚀作用下的亚临界扩展过程，并基于拉裂型边坡危岩体的宏细观物理力学参数，得到断裂力学模型，根据断裂力学模型得到拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式，如图2所示。
其中，拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式为：KI为拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子，λ为裂隙贯通比，σM为：当λ＝0时，拉裂型边坡危岩体的桥截面最大拉应力，F1(λ)为校正函数，F1(λ)＝1.122-1.4λ+7.33λ2-13.08λ3+14λ4，H为拉裂型边坡危岩体的岩体高度，a为拉裂型边坡危岩体的主控裂隙长度，M为拉裂型边坡危岩体在岩桥截面产生的弯矩，ρ为拉裂型边坡危岩体的的岩石密度，L为拉裂型边坡危岩体的的岩体厚度，g为重力加速度。
S11、将拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式带入裂隙亚临界扩展的Charles幂率方程中进行整理，得到裂隙贯通速率与贯通比之间的微分方程，具体地：
将和/>带入裂隙亚临界扩展的Charles幂率方程中进行整理，裂隙亚临界扩展的Charles幂率方程为：/>KIC为拉裂型边坡危岩体的断裂韧度(Pa.m1/2)，A为裂隙扩展速率常数(m/s)，n为应力腐蚀常数，根据实验室数据确定，t为时间。，得到裂隙贯通速率与贯通比的微分方程为：/>其中，F2(λ)为校正函数，F2(λ)＝1.122λ0.5-1.4λ1.5+7.33λ2.5-13.08λ3.5+14λ4.5。
S12、根据微分方程，得到时变方程，具体包括S120～S121：
S120、将多项式函数F2(λ)进行改写：
为了能够对微分方程求解，将多项式函数F2(λ)改写成在自变量在[0，1]范围内拟合相关系数0.98的幂函数F′2(λ)，F′2(λ)＝7.396λ3.192；
S11、将F′2(λ)＝7.396λ3.192带入进行替换，并用t＝0，λ＝λ0的初始条件进行求解，则可得到危岩体裂隙贯通比与临近崩塌时长的函数关系即时变方程：
其中，λ0为拉裂型危岩体主控裂隙的初始贯通比。
可选地，在上述技术方案中，S2的具体实现过程如下：
拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的崩塌判据的表达式为求解得到的λ的最大值/>即为拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的崩塌临界贯通比，拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的崩塌判据的表达式为/>求解得到的λ的最大值/>即为拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的崩塌临界贯通比；
将带入时变方程，求解得到拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的临近崩塌时长的理论解析方程为：/>带入干燥状态下的宏观物理力学参数，得到干燥状态下的临近崩塌时长td。
将带入时变方程，求解得到拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的临近崩塌时长的理论解析方程为：/>得到饱水状态下的临近崩塌时长tw。
那么，根据拉裂型边坡危岩体所在环境的历史降雨条件，分别为td与tw赋予权重，得到td和tw的权重平均值，根据权重平均值，得到临近崩塌时长的预测值，包括：
判断危岩体有效吸水时段，判别标准为：危岩体赋存环境12小时内降雨量大于5mm或24小时内降雨量大于10mm。
设进行崩塌预测分析的危岩体前5年的时间为Y，5年中的有效吸水时长为T′，则5年中非吸水时长为Y-T′，将T′与Y-T′分别作为td与tw的权重求解加权平均值得到距离崩塌时长的预测值tp：
进一步可得到预测崩塌时间为：tf＝t0+tp，t0为当前时间，tf为预测崩塌时间。
通过下面一个实施例，对本发明进行阐述，包括：
S101、勘测拉裂型边坡危岩体在干燥状态和饱水状态下的宏细观物理力学参数，具体参数如表1所示。
表1：
S102、将拉裂型危岩体后缘宏观裂隙的扩展断裂作为其崩塌的控制条件。拉裂型危岩体概化矩形体，边坡母岩体概化为无限体，如图2所示。考虑拉裂型危岩体的重力在裂端引起的弯矩作用，危岩体与母岩体的分离过程考虑为I型裂隙在应力腐蚀作用下的亚临界扩展过程。则拉裂型危岩体断裂力学模型的裂端应力强度因子计算公式如下：
式中：KI为张拉型(I型)裂隙尖端应力强度因子(Pa·m1/2)，π为圆周率常数。此外，λ为裂隙贯通比，σM为λ＝0时危岩体岩桥截面最大拉应力(Pa)，F1(λ)为校正函数，表示如下：
F1(λ)＝1.122-1.4λ+7.33λ2-13.08λ3+14λ4 (4)
式中：H为岩体高度(m)，a为主控裂隙长度(m)，M为自重在岩桥截面产生的弯矩(N·m)，ρ为岩石密度(kg/m3)，L为岩体厚度(m)，g为重力加速度(N/kg)，其余参数同前。
将式(1)与式(2)带入裂隙亚临界扩展的Charles幂率方程中进行整理，得到裂隙贯通速率与贯通比的微分方程。
Charles幂率方程表示如下：
式中：KIC为断裂韧度(Pa·m1/2)，A为裂隙扩展速率常数(m/s)，n为应力腐蚀常数，t为时间，其余参数同前。
裂隙贯通速率与贯通比的微分方程如下：
式中：F2(λ)为校正函数，表示如下：
F2(λ)＝1.122λ0.5-1.4λ1.5+7.33λ2.5-13.08λ3.5+14λ4.5 (7)
为了能够进行微分求解，这里将多项式函数F2(λ)改写成在自变量在[0，1]范围内拟合相关系数0.98的幂函数F′2(λ)：
F′2(λ)＝7.396λ3.192 (8)
将式(8)带入式(6)进行替换，并用t＝0，λ＝λ0的初始条件进行求解，则可得到危岩体裂隙贯通比与临近崩塌时长的函数关系：
式中：λ0为拉裂型危岩体主控裂隙的初始贯通比，其余参数同前。
S103、将拉裂型危岩体裂端应力强度因子达到断裂韧度作为崩塌判据，这里取干燥状态断裂韧度KICd与饱水状态断裂韧度KICw，则可得到两个判据表达式分别为：
则将式(10)与式(11)通过数值求解可分别得到拉裂型边坡危岩体干燥状态与饱水状态的崩塌临界贯通比与/>算例中干燥状态下，当裂端应力强度因子由1.3×106Pa·m1/2达到断裂韧度2.3×106Pa·m1/2时，裂隙贯通比由初始的0.660增长到约0.804，达到临界裂隙贯通比；算例中饱水状态下，当裂端应力强度因子由1.3×106Pa·m1/2达到断裂韧度2.0×106Pa·m1/2时，裂隙贯通比由初始的0.660增长到约0.705，达到临界裂隙贯通比。干燥状态下典型拉裂型危岩体主控裂隙贯通比时变演化曲线如图3所示。
将与/>分别带入式(9)可得干燥状态与饱水状态下的距离崩塌时长的理论解析方程，表示如下：
式中：td与tw分别为干燥状态与饱水状态下的距离崩塌时长理论值，其余参数同前。
将干燥状态与饱水状态下的参数带入式(12)与式(13)，分别得到干燥状态与饱水状态下的距离崩塌时长理论值，实施例求解结果为td＝72.6759年，tw＝1.2359年。
进一步的，判断危岩体有效吸水时段，判别标准为：危岩体赋存环境12小时内降雨量大于5mm或24小时内降雨量大于10mm。
设进行崩塌预测分析的危岩体前5年的时间为Y，5年中的有效吸水时长为T′，则5年中非吸水时长为Y-T′，实施例中，T′为300天，Y-T′为1526天，将T′与Y-T′分别作为td与tw的权重求解加权平均值得到距离崩塌时长的预测值tp：
实时例计算结果为：年
进一步可得到预测崩塌时间为：
tf＝t0+tp (15)
式中：tf为预测崩塌时间，t0为当前时间，其余参数同前。实施例中，当前时间为2023年，则预测拉裂型危岩体崩塌时间约在2083年间。
在上述各实施例中，虽然对步骤进行了编号S1、S2等，但只是本申请给出的具体实施例，本领域的技术人员可根据实际情况调整S1、S2等的执行顺序，此也在本发明的保护范围内，可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。
如图4所示，本发明实施例的一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测系统200，包括获取建立求解模块210、求解模块220和预测模块230；
获取建立求解模块210用于：获取拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的宏细观物理力学参数，建立拉裂型边坡危岩体的主控裂隙亚临界扩展的断裂力学模型，根据断裂力学模型得到拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式，结合拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式和裂隙亚临界扩展的Charles幂率方程，求解拉裂型边坡危岩体的裂隙亚临界扩展的时变方程；
求解模块220用于：根据拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式，将拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的裂端应力强度因子达到断裂韧度作为崩塌判据，求解拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的崩塌临界贯通比，并结合拉裂型边坡危岩体的裂隙亚临界扩展的时变方程，求解得到拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的临近崩塌时长的理论解析方程；
预测模块230用于：将拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的宏细观物理力学参数带入拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的临近崩塌时长的理论解析方程，将拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的宏细观物理力学参数带入拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的临近崩塌时长的理论解析方程，分别得到拉裂型边坡危岩体在干燥状态下干燥状态下的临近崩塌时长td和在饱水状态下的临近崩塌时长tw，根据拉裂型边坡危岩体所在环境的历史降雨条件，分别为td与tw赋予权重，得到td和tw的权重平均值，根据权重平均值，得到临近崩塌时长的预测值。
可选地，在上述技术方案中，获取建立求解模块210具体用于：
将拉裂型边坡危岩体的后缘裂隙的扩展断裂作为拉裂型边坡危岩体崩塌的控制条件，将拉裂型边坡危岩体概化矩形体，将拉裂型边坡危岩体的母岩体概化为无限体，将拉裂型边坡危岩体和母岩体的分离过程定义为I型裂隙在应力腐蚀作用下的亚临界扩展过程，并基于拉裂型边坡危岩体的宏细观物理力学参数，得到断裂力学模型，根据断裂力学模型得到拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式；
将拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式带入裂隙亚临界扩展的Charles幂率方程中进行整理，得到裂隙贯通速率与贯通比之间的微分方程；
根据微分方程，得到时变方程。
可选地，在上述技术方案中，拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式为：KI为拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子，λ为裂隙贯通比，σM为：当λ＝0时，拉裂型边坡危岩体的桥截面最大拉应力，F1(λ)为校正函数，F1(λ)＝1.122-1.4λ+7.33λ2-13.08λ3+14λ4，/> H为拉裂型边坡危岩体的岩体高度，a为拉裂型边坡危岩体的主控裂隙长度，M为拉裂型边坡危岩体在岩桥截面产生的弯矩，ρ为拉裂型边坡危岩体的的岩石密度，L为拉裂型边坡危岩体的的岩体厚度，g为重力加速度。
可选地，在上述技术方案中，拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的崩塌判据的表达式为求解得到的λ的最大值/>即为拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的崩塌临界贯通比，拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的崩塌判据的表达式为求解得到的λ的最大值/>即为拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的崩塌临界贯通比。
可选地，在上述技术方案中宏细观物理力学参数包括宏观物理力学参数和细观物理力学参数，宏观物理力学参数包括：危岩体高度H、厚度L，主控裂隙初始贯通比λ0，干燥密度ρd、饱水密度ρw；细观物理力学参数包括：干燥断裂韧度KICd、饱水断裂韧度KICw，干燥裂隙扩展速率常数Ad、饱水裂隙扩展速率常数Aw，干燥应力腐蚀常数nd、饱水应力腐蚀常数nw。
上述关于本发明的一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测系统200中的各参数和各个单元模块实现相应功能的步骤，可参考上文中关于一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测方法的实施例中的各参数和步骤，在此不做赘述。
本发明实施例的一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现上述任一实施的一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测方法的步骤。
其中，电子设备可以选用电脑、手机等，相对应地，其程序为电脑软件或手机APP等，且上述关于本发明的一种电子设备中的各参数和步骤，可参考上文中一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测方法的实施例中的各参数和步骤，在此不做赘述。
所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。
因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是一一但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测方法，其特征在于，包括：
获取拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的宏细观物理力学参数，建立所述拉裂型边坡危岩体的主控裂隙亚临界扩展的断裂力学模型，根据所述断裂力学模型得到所述拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式，结合所述拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式和裂隙亚临界扩展的Charles幂率方程，求解所述拉裂型边坡危岩体的裂隙亚临界扩展的时变方程；
根据所述拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式，将所述拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的裂端应力强度因子达到断裂韧度作为崩塌判据，求解所述拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的崩塌临界贯通比，并结合所述拉裂型边坡危岩体的裂隙亚临界扩展的时变方程，求解得到所述拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的临近崩塌时长的理论解析方程；
将所述拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的宏细观物理力学参数带入所述拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的临近崩塌时长的理论解析方程，将所述拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的宏细观物理力学参数带入所述拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的临近崩塌时长的理论解析方程，分别得到所述拉裂型边坡危岩体在干燥状态下干燥状态下的临近崩塌时长td和在饱水状态下的临近崩塌时长tw，根据所述拉裂型边坡危岩体所在环境的历史降雨条件，分别为td与tw赋予权重，得到td和tw的权重平均值，根据所述权重平均值，得到临近崩塌时长的预测值。
2.根据权利要求1所述的一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测方法，其特征在于，建立所述断裂力学模型，得到裂端应力强度因子的计算公式以及得到所述时变方程的过程，包括：
将所述拉裂型边坡危岩体的后缘裂隙的扩展断裂作为所述拉裂型边坡危岩体崩塌的控制条件，将所述拉裂型边坡危岩体概化矩形体，将拉所述裂型边坡危岩体的母岩体概化为无限体，将所述拉裂型边坡危岩体和所述母岩体的分离过程定义为I型裂隙在应力腐蚀作用下的亚临界扩展过程，并基于所述拉裂型边坡危岩体的宏细观物理力学参数，得到所述断裂力学模型，根据所述断裂力学模型得到所述拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式；
将所述拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式带入裂隙亚临界扩展的Charles幂率方程中进行整理，得到裂隙贯通速率与贯通比之间的微分方程；
根据所述微分方程，得到所述时变方程。
3.根据权利要求2所述的一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测方法，其特征在于，所述拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式为：K1为所述拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子，λ为裂隙贯通比，σM为：当λ＝0时，所述拉裂型边坡危岩体的桥截面最大拉应力，F1(λ)为校正函数，F1(λ)＝1.122-1.4λ+7.33λ2-13.08λ3+14λ4， H为所述拉裂型边坡危岩体的岩体高度，a为所述拉裂型边坡危岩体的主控裂隙长度，M为所述拉裂型边坡危岩体在岩桥截面产生的弯矩，ρ为所述拉裂型边坡危岩体的的岩石密度，L为所述拉裂型边坡危岩体的的岩体厚度，g为重力加速度。
4.根据权利要求3所述的一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测方法，其特征在于，所述拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的崩塌判据的表达式为求解得到的λ的最大值/>即为所述拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的崩塌临界贯通比，所述拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的崩塌判据的表达式为/>求解得到的λ的最大值/>即为所述拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的崩塌临界贯通比。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测方法，其特征在于，所述宏细观物理力学参数包括宏观物理力学参数和细观物理力学参数，所述宏观物理力学参数包括：危岩体高度H、厚度L，主控裂隙初始贯通比λ0，干燥密度ρd、饱水密度ρw；细观物理力学参数包括：干燥断裂韧度KICd、饱水断裂韧度KICw，干燥裂隙扩展速率常数Ad、饱水裂隙扩展速率常数Aw，干燥应力腐蚀常数nd、饱水应力腐蚀常数nw。
6.一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测系统，其特征在于，包括获取建立求解模块、求解模块和预测模块；
所述获取建立求解模块用于：获取拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的宏细观物理力学参数，建立所述拉裂型边坡危岩体的主控裂隙亚临界扩展的断裂力学模型，根据所述断裂力学模型得到所述拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式，结合所述拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式和裂隙亚临界扩展的Charles幂率方程，求解所述拉裂型边坡危岩体的裂隙亚临界扩展的时变方程；
所述求解模块用于：根据所述拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式，将所述拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的裂端应力强度因子达到断裂韧度作为崩塌判据，求解所述拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的崩塌临界贯通比，并结合所述拉裂型边坡危岩体的裂隙亚临界扩展的时变方程，求解得到所述拉裂型边坡危岩体在干燥状态与饱水状态下的临近崩塌时长的理论解析方程；
所述预测模块用于：将所述拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的宏细观物理力学参数带入所述拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的临近崩塌时长的理论解析方程，将所述拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的宏细观物理力学参数带入所述拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的临近崩塌时长的理论解析方程，分别得到所述拉裂型边坡危岩体在干燥状态下干燥状态下的临近崩塌时长td和在饱水状态下的临近崩塌时长tw，根据所述拉裂型边坡危岩体所在环境的历史降雨条件，分别为td与tw赋予权重，得到td和tw的权重平均值，根据所述权重平均值，得到临近崩塌时长的预测值。
7.根据权利要求6所述的一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测系统，其特征在于，所述获取建立求解模块具体用于：
将所述拉裂型边坡危岩体的后缘裂隙的扩展断裂作为所述拉裂型边坡危岩体崩塌的控制条件，将所述拉裂型边坡危岩体概化矩形体，将拉所述裂型边坡危岩体的母岩体概化为无限体，将所述拉裂型边坡危岩体和所述母岩体的分离过程定义为I型裂隙在应力腐蚀作用下的亚临界扩展过程，并基于所述拉裂型边坡危岩体的宏细观物理力学参数，得到所述断裂力学模型，根据所述断裂力学模型得到所述拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式；
将所述拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式带入裂隙亚临界扩展的Charles幂率方程中进行整理，得到裂隙贯通速率与贯通比之间的微分方程；
根据所述微分方程，得到所述时变方程。
8.根据权利要求7所述的一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测系统，其特征在于，所述拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子的计算公式为：KI为所述拉裂型边坡危岩体的裂端应力强度因子，λ为裂隙贯通比，σM为：当λ＝0时，所述拉裂型边坡危岩体的桥截面最大拉应力，F1(λ)为校正函数，F1(λ)＝1.122-1.4λ+7.33λ2-13.08λ3+14λ4， H为所述拉裂型边坡危岩体的岩体高度，a为所述拉裂型边坡危岩体的主控裂隙长度，M为所述拉裂型边坡危岩体在岩桥截面产生的弯矩，ρ为所述拉裂型边坡危岩体的的岩石密度，L为所述拉裂型边坡危岩体的的岩体厚度，g为重力加速度。
9.根据权利要求8所述的一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测系统，其特征在于，所述崩塌判据的表达式为求解得到的λ的最大值λmax即为所述拉裂型边坡危岩体的崩塌临界贯通比。
10.根据权利要求6至9任一项所述的一种拉裂型边坡危岩体崩塌时间长期预测系统，其特征在于，所述拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的崩塌判据的表达式为求解得到的λ的最大值/>即为所述拉裂型边坡危岩体在干燥状态下的崩塌临界贯通比，所述拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的崩塌判据的表达式为求解得到的λ的最大值/>即为所述拉裂型边坡危岩体在饱水状态下的崩塌临界贯通比。
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