[发明专利]基于牵引式斜坡变形破坏机理的稳定性分析和预测预警方法

权利要求书

1.一种基于牵引式斜坡变形破坏机理的稳定性分析和预测预警方法，其特征在于：

1)牵引式斜坡的变形机理分析，具体地讲，斜坡前缘为破坏后区、临界状态面及斜坡后缘稳定状态区的分析，牵引式斜坡高度与变形的关系呈现出“S”曲线特征，存在三种可能的破坏形式分析，提出了牵引式斜坡破坏的决定方法，各种物理量相对应的关系曲线图；

2)本构方程及参数决定方法；

3)稳定分析中的不平衡拉力法条块划分及计算和拉破坏的决定，牵引式斜坡的综合下滑力-抗滑力计算法、牵引式斜坡的主拉力法和牵引式斜坡变形稳定系数法的计算步骤及计算方法；

4)牵引式斜坡有限元滑面边界计算法的计算模型、计算步骤、收敛标准及位移、应力边界的赋值方法，所述应力边界即边界赋值满足本发明提出的本构关系；

5)主滑方向定义：主滑方向所指的对象为已滑动的坡体，简称已滑体，走向为已滑体的最大剖面方向，倾向为已滑体剖面所具有的倾向，倾角为已滑体下滑力的矢量和方向。

2.一种基于牵引式斜坡变形破坏机理的稳定性分析和预测预警方法，其特征在于包含如下步骤：

(1)分析牵引式斜坡的变形机理，将斜坡前缘以临界滑面为基准，定义为破坏后区、临界状态面及稳定状态区，牵引式斜坡高度与变形的关系呈现出S曲线特征；分析可能发生破坏的三种情况，情况I为沿最弱的滑面发生破坏，情况II为斜坡发生新的剪切破坏，情况III为坡体或坡体上的节理或裂隙发生拉破坏；

(2)计算获得滑面各点的临界应变值，并计算出现行滑面临界应力状态点及位移值；

(3)针对步骤(1)的三种情况分别计算稳定系数，进行稳定性分析；

(4)利用边坡稳定性计算的滑面边界法获取斜坡坡面位移，进行预测预警。

3.如权利要求2所述的基于牵引式斜坡变形破坏机理的稳定性分析和预测预警方法，其特征在于：所述情况II的剪切破坏由滑面的剪应力与剪应变的全过程曲线决定，情况III的拉破坏由坡体的拉应力与拉应变全过程曲线决定。

4.如权利要求2所述的基于牵引式斜坡变形破坏机理的稳定性分析和预测预警方法，其特征在于所述步骤(2)的具体计算过程如下：

步骤(2.1)分析斜坡的基本形态、特征，试验获得滑面的基本物理力学参数G、S、m、ρ、C、φ、a₁，a₂，a₃，ξ_N和坡体的弹性模量力学参数，计算相对应的位移场和应力场，通过应力场、位移场决定相对应的稳定系数；

步骤(2.2)将步骤(2.1)得到的参数代入公式τ＝Gγ[1+γ^m/S]^ρ，式中τ、γ分别表示材料的剪应力和剪应变，τ、G的单位为MPa或kPa或Pa，S、m和ρ为无单位参数，且-1<ρ≤0和1+mρ≠0；

临界应力空间τ^peak采用摩尔库伦准则τ^peak＝C+σ_ntanφ，式中C为凝聚力，σ_n为法向应力，C和σ_n的单位为MPa或kPa或Pa，φ为滑面摩擦角；

临界应变空间γ_peak采用公式式中σ_n为法向应力，单位为MPa或kPa或Pa；

临界应力空间与临界应变空间的关系为τ^peak/γ_peak＝G[1-1/(1+mρ)]^ρ，临界应变空间符合公式S+(1+mρ)γ^m_peak＝0；

参数ρ＝ρ₀/(1+(ρ₀/ρ_c-1)(σ_n/σ_n^c)^ζ)，式中ρ₀为法向应力σ_n为零值的ρ值，ρ_c为σ_n等于σ_n^c时的ρ值，ζ为常系数。