[发明专利]基于有限元分格的自动化监测边坡稳定性的计算方法

说明书

本发明提供的基于有限元分格的自动化监测边坡稳定性的计算方法，首先将边坡划分为多个块体，对边坡进行有限分格，确定每个网格的权重系数；然后根据每个网格的权重系数的不同，确定监测点网格，并在监测点网格位置处设置监测设备；再利用监测设备监测的数据计算网格的块体稳定性系数；并根据权重系数计算出一个网格的块体稳定性对整个边坡稳定性的影响关系因子，将影响关系因子作为一个网格相对于整个边坡的安全系数；最后求取多个安全系数的平均值，以确定边坡的安全状态。通过将边坡整体划分为有限个网格的方式，在重点网格位置设置监测设备以对整个边坡的稳定性进行监测计算，减少了监测设备设置的数量以节约成本，也不影响对整个边坡的监测精确度。

技术领域

本发明涉及边坡稳定性监测技术领域，具体涉及基于有限元分格的自动化监测边坡稳定性的计算方法。

背景技术

中国陆地面积中山区面积占总面积69％，在铁路、公路、水利、电力等工程实施过程中，伴随着大量的山体的开挖，再加上地震、降雨等非人为因素的作用，使得边坡倒塌滑坡的事故频频发生，会造成大量的生命、财产损失。

目前国内有许多对边坡问题结合传统的地质学理论、数值模拟、现场或室内试验和模糊数学智能方法，以及对边坡的变形稳定性进行动态监测，探索了许多行之有效的边坡监测与稳定性分析评价的技术和方法，通过分析边坡变形监测数据，研究了较为完整的边坡病害安全监测系统和变形动态趋势预测方法。边坡安全监测工作内容包括现场勘探、设点监测、设计优化、安全管理等，由于边坡工程数量众多，不仅现场勘查需要投入大量人力物力，而且设点监测工作量大，就边坡监测涉及勘查、涉及、施工和管理等多个方面，且获取的监测数据繁多。从边坡监测得到的应力和变形等动态信息中，由于岩土体的不确定性、安装监测仪器不规范、安装环境复杂等，往往得到的监测数据粗糙程度较大。

专利CN105139585B公开了一种土质边坡险情智能预警预报方法，包括以下步骤：一是现场设置雨量监测站，埋置土壤渗透计和位移计；二是实时采集边坡的降雨工况，土壤渗透性和位移数据并传输的到远程客户端；三是数据格式化处理；四是计算降雨工况、土壤渗透性、坡体位移等数据影响边坡安全系数的权重大小；五是确定边坡各时段的降雨工况、边坡土壤渗透系数及变形、位移与安全系数的关系，预测土质边坡破坏发生时间。该发明从降雨工况(降雨强度和降雨量随时间的变化)、坡体的位移等参数及其与边坡安全系数的关系得出失稳时间，并且进一步对所得失稳时间进行处理，与现有的依据降雨量和滑坡间的关系等其他角度不同，具有动态性，能够获取更加精确的失稳时间，从而进一步提高土质边坡失稳破坏灾害的预警预报精度。

上述专利中存在以下几个问题：一是将边坡作为一个整体进行监测，这种方式需要铺设大量的监测设备，监测成本较高。二是即便对边坡进行分格处理，却没有考虑一个块体相对于整个边坡的关系，也没有考虑到相邻块体之间的关联性问题，监测准确性较低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供基于有限元分格的自动化监测边坡稳定性的计算方法，既能减少监测设备的铺设数量节约成本，又能提高监测的准确性。

本发明提供的基于有限元分格的自动化监测边坡稳定性的计算方法，包括以下步骤，

S1、将边坡划分为多个块体，对边坡进行有限分格，确定每个网格的权重系数；

S2、根据每个网格的权重系数的不同，确定监测点网格，并在监测点网格位置处设置监测设备；

S3、利用监测设备监测的数据计算网格的块体稳定性系数；

S4、根据权重系数计算出一个网格的块体稳定性对整个边坡稳定性的影响关系因子，将所述影响关系因子作为一个网格相对于整个边坡的安全系数；

S5、求取多个安全系数的平均值，以确定边坡的安全状态。

进一步的，在S1中网格的权重系数根据有限分格的个数和每个网格的重要性序号确定。