本發(fā)明屬于崩塌地質(zhì)災(zāi)害危巖體穩(wěn)定性計(jì)算，具體涉及一種潛在分離體危巖穩(wěn)定性分析系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、危巖定義：斜坡潛在崩落巖塊體，危巖失穩(wěn)形成崩塌，是山區(qū)常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害之一。根據(jù)破裂面貫通性條件，危巖分為完全分離體及潛在分離體，本文針對(duì)裂面不貫通的潛在分離體危巖開(kāi)展研究。

2、危巖特點(diǎn)：分布廣，危害大，防治難度大，國(guó)家每年用于危巖治理經(jīng)費(fèi)高，危巖治理針對(duì)性差，理論研究難度大；危巖理論研究與治理需求不匹配，開(kāi)展危巖穩(wěn)定性研究十分重要。

3、目前，危巖穩(wěn)定性分析與治理生產(chǎn)方法為安全系數(shù)法，當(dāng)潛在分離體作用、抗力難以客觀區(qū)分時(shí)，不同考慮會(huì)得到不同穩(wěn)定系數(shù)，有時(shí)會(huì)得到不同的穩(wěn)定狀態(tài)，方法主觀性強(qiáng)；單一安全系數(shù)難以表征各作用、抗力對(duì)危巖穩(wěn)定可靠度貢獻(xiàn)度，方法精度不足，會(huì)造成工程浪費(fèi)，也不利理論精細(xì)化發(fā)展。危巖前沿研究方法：有限元/離散元法，模型匹配度較差，計(jì)算量大；可靠度分析法，危巖分析表現(xiàn)為多樣本概率統(tǒng)計(jì)法研究，需要大量樣本數(shù)據(jù)，就單個(gè)項(xiàng)目而言，難以實(shí)現(xiàn)；綜上，危巖前沿研究方法處于研究階段，仍有較多問(wèn)題需要解決，工程應(yīng)用困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決背景技術(shù)所述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種潛在分離體危巖穩(wěn)定性分析系統(tǒng)和方法。

2、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的之一的一種潛在分離體危巖穩(wěn)定性分析系統(tǒng)，包括：

3、穩(wěn)定性計(jì)算模塊：用于根據(jù)危巖的承載能力構(gòu)建基于分項(xiàng)系數(shù)法的穩(wěn)定性計(jì)算模型；所述穩(wěn)定性計(jì)算模型用于根據(jù)潛在分離體危巖的當(dāng)前荷載計(jì)算設(shè)定場(chǎng)景的潛在分離體危巖穩(wěn)定性條件；

4、加固抗力計(jì)算模塊：用于當(dāng)潛在分離體危巖的作用力與抗力不滿足所述穩(wěn)定性計(jì)算模型時(shí)，根據(jù)所述穩(wěn)定性計(jì)算模型計(jì)算加固抗力，根據(jù)所述加固抗力對(duì)潛在分離體危巖進(jìn)行加固。

5、危巖的作用力是指對(duì)危巖的穩(wěn)定性構(gòu)成威脅的力，主要來(lái)自于自然環(huán)境和地質(zhì)構(gòu)造等因素；危巖的抗力是指危巖體自身抵抗上述作用力，保持穩(wěn)定的能力。

6、進(jìn)一步地，所述設(shè)定場(chǎng)景包括第一設(shè)定場(chǎng)景，該場(chǎng)景中影響潛在分離體危巖的穩(wěn)定性的因素包括重力和裂隙水，通常所述第一設(shè)定場(chǎng)景為非地震場(chǎng)景，第一設(shè)定場(chǎng)景下的穩(wěn)定性計(jì)算模型的計(jì)算式包括：

7、

8、式中：

9、γgi：表示第一設(shè)定場(chǎng)景下第i個(gè)永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)；

10、sgki：表示第一設(shè)定場(chǎng)景下第i個(gè)永久荷載；如自身重力；

11、γq1：表示第一設(shè)定場(chǎng)景下主要可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)；

12、gq1k：表示第一設(shè)定場(chǎng)景下主要可變荷載；如裂隙水壓力，風(fēng)荷載，爆破荷載；

13、γqj：表示第一設(shè)定場(chǎng)景下第j個(gè)其它可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)；

14、sqjk：表示第一設(shè)定場(chǎng)景下第j個(gè)其它可變荷載；

15、表示第一設(shè)定場(chǎng)景下第j個(gè)其它可變荷載的組合值系數(shù)；

16、r1：表示第一設(shè)定場(chǎng)景下抗力標(biāo)準(zhǔn)值，實(shí)際應(yīng)用中的取值可能是剪力，也可能是彎矩；

17、γ0、γ/：分別表示結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)和抗力分項(xiàng)系數(shù)。

18、進(jìn)一步地，加固抗力計(jì)算模塊中，當(dāng)潛在分離體危巖的作用力與抗力不滿足第一設(shè)定場(chǎng)景下的穩(wěn)定性計(jì)算模型時(shí)，計(jì)算加固抗力r’的方法包括：

19、

20、進(jìn)一步地，所述設(shè)定場(chǎng)景包括第二設(shè)定場(chǎng)景，該場(chǎng)景中影響潛在分離體危巖的穩(wěn)定性的因素包括重力、裂隙水和地震，通常所述第二設(shè)定場(chǎng)景為地震場(chǎng)景，第二設(shè)定場(chǎng)景下的穩(wěn)定性計(jì)算模型的計(jì)算式包括：

21、

22、式中：

23、sge、sehk、sevk、sdik、sik：分別表示第二設(shè)定場(chǎng)景下的主要永久荷載、水平地震荷載、豎直地震荷載、第i個(gè)其它永久荷載、第i個(gè)可變荷載；主要永久荷載如自身重力；其它永久荷載作用在危巖上的地面結(jié)構(gòu)物重力；可變荷載如爆破荷載，風(fēng)荷載；

24、γge、γeh、γev、γdi、γi：分別表示第二設(shè)定場(chǎng)景下的其它永久荷載分項(xiàng)系數(shù)、水平地震荷載分項(xiàng)系數(shù)、豎直地震荷載分項(xiàng)系數(shù)、第i個(gè)其它永久荷載分項(xiàng)系數(shù)、第i個(gè)可變荷載分項(xiàng)系數(shù)；

25、表示第二設(shè)定場(chǎng)景下的可變荷載組合值系數(shù)；

26、r2：表示第二設(shè)定場(chǎng)景下的抗力標(biāo)準(zhǔn)值，實(shí)際應(yīng)用中的取值可能是剪力，也可能是彎矩；

27、γ/：表示抗力分項(xiàng)系數(shù)；

28、γe：表示抗震調(diào)整系數(shù)。

29、在此要說(shuō)明的是，荷載并非絕對(duì)，如爆破荷載或者風(fēng)荷載為主要荷載時(shí)，裂隙水壓力可以作為其它可變荷載；需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行荷載的設(shè)定。

30、進(jìn)一步地，當(dāng)潛在分離體危巖的作用力與抗力不滿足第二設(shè)定場(chǎng)景下的穩(wěn)定性計(jì)算模型時(shí)，根據(jù)下式計(jì)算加固抗力r’：

31、

32、進(jìn)一步地，當(dāng)潛在分離體危巖的作用力與抗力不滿足第一設(shè)定場(chǎng)景和/或第二設(shè)定場(chǎng)景下的穩(wěn)定性計(jì)算模型的計(jì)算式時(shí)，根據(jù)下式計(jì)算加固抗力r’：

33、

34、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的之二的一種潛在分離體危巖穩(wěn)定性分析方法，包括：

35、根據(jù)危巖的承載能力構(gòu)建基于分項(xiàng)系數(shù)法的穩(wěn)定性計(jì)算模型；所述穩(wěn)定性計(jì)算模型用于根據(jù)潛在分離體危巖的當(dāng)前荷載計(jì)算設(shè)定場(chǎng)景的潛在分離體危巖穩(wěn)定性條件；

36、當(dāng)潛在分離體危巖的作用力與抗力不滿足所述穩(wěn)定性計(jì)算模型時(shí)，根據(jù)所述穩(wěn)定性計(jì)算模型計(jì)算加固抗力，根據(jù)所述加固抗力對(duì)潛在分離體危巖進(jìn)行加固。

37、本發(fā)明的有益效果包括：

38、1、與目前崩塌規(guī)范匹配，邏輯性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，理論較先進(jìn)，值得推廣應(yīng)用；

39、2、分項(xiàng)系數(shù)法作為可靠度分析分支，考慮各變量與可靠度關(guān)系，組合驗(yàn)算不等式以不同變量的分項(xiàng)系數(shù)與代表值為基礎(chǔ)來(lái)表達(dá)，解決了安全系數(shù)法主觀性、精度問(wèn)題，是方便應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)方法，適用于抗力參數(shù)變異性較小的破裂面計(jì)算。潛在分離危巖體多為中-微風(fēng)化均質(zhì)體，當(dāng)弱面抗力變異系數(shù)較小時(shí)，分項(xiàng)系數(shù)法是較安全系數(shù)法更好的分析方法；

40、3、本發(fā)明首次將分項(xiàng)系數(shù)法引入危巖穩(wěn)定性計(jì)算，建立應(yīng)用系統(tǒng)，能指導(dǎo)危巖治理生產(chǎn)應(yīng)用，推動(dòng)行業(yè)理論發(fā)展。

技術(shù)特征：

1.一種潛在分離體危巖穩(wěn)定性分析系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的潛在分離體危巖穩(wěn)定性分析系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)定場(chǎng)景包括第一設(shè)定場(chǎng)景，第一設(shè)定場(chǎng)景下的穩(wěn)定性計(jì)算模型的計(jì)算式包括：

3.如權(quán)利要求2所述的潛在分離體危巖穩(wěn)定性分析系統(tǒng)，其特征在于，第一設(shè)定場(chǎng)景下的加固抗力r’的計(jì)算方法包括：

4.如權(quán)利要求1或2所述的潛在分離體危巖穩(wěn)定性分析系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)定場(chǎng)景包括第二設(shè)定場(chǎng)景，第二設(shè)定場(chǎng)景下的穩(wěn)定性計(jì)算模型的計(jì)算式包括：

5.如權(quán)利要求4所述的潛在分離體危巖穩(wěn)定性分析系統(tǒng)，其特征在于，第二設(shè)定場(chǎng)景下的加固抗力r’的計(jì)算方法包括：

6.如權(quán)利要求1所述的潛在分離體危巖穩(wěn)定性分析系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)定場(chǎng)景包括第一設(shè)定場(chǎng)景和第二設(shè)定場(chǎng)景，加固抗力r’的計(jì)算方法包括：

7.一種潛在分離體危巖穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，包括：

8.如權(quán)利要求7所述的潛在分離體危巖穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述設(shè)定場(chǎng)景包括第一設(shè)定場(chǎng)景，第一設(shè)定場(chǎng)景下的穩(wěn)定性計(jì)算模型的計(jì)算式包括：

9.如權(quán)利要求7所述的潛在分離體危巖穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，所述設(shè)定場(chǎng)景包括第二設(shè)定場(chǎng)景，第二設(shè)定場(chǎng)景下的穩(wěn)定性計(jì)算模型的計(jì)算式包括：

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序/指令，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)所述潛在分離體危巖穩(wěn)定性分析方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種潛在分離體危巖穩(wěn)定性分析系統(tǒng)和方法。包括根據(jù)危巖的承載能力構(gòu)建基于分項(xiàng)系數(shù)法的穩(wěn)定性計(jì)算模型；當(dāng)潛在分離體危巖的作用力和抗力不滿足所述穩(wěn)定性計(jì)算模型的穩(wěn)定性條件時(shí)，根據(jù)所述穩(wěn)定性計(jì)算模型計(jì)算加固抗力，根據(jù)所述加固抗力對(duì)潛在分離體危巖進(jìn)行加固。本發(fā)明的穩(wěn)定性條件的組合驗(yàn)算不等式以不同變量的分項(xiàng)系數(shù)與代表值為基礎(chǔ)來(lái)表達(dá)，解決了現(xiàn)有的安全系數(shù)法主觀性、精度問(wèn)題，適用于抗力參數(shù)變異性較小的破裂面計(jì)算。本發(fā)明首次將分項(xiàng)系數(shù)法引入危巖穩(wěn)定性計(jì)算，建立應(yīng)用系統(tǒng)，能指導(dǎo)危巖治理生產(chǎn)應(yīng)用，與目前崩塌規(guī)范匹配，邏輯性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，理論較先進(jìn)。

技術(shù)研發(fā)人員：周偉,陳培帥,于錦,姬付全,袁青,楊釗,楊林,陳世豪,曹昂,劉哲,彭松林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中交第二航務(wù)工程局有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2