[发明专利]非饱和土边坡地震稳定性水平片分法分析模型构建方法

权利要求书

1.一种非饱和土边坡地震稳定性水平片分法分析模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1改进片分法：首先建立极坐标系，以滑坡体对应的极角为对象，将对数螺旋滑动面进行离散化处理，均等地划分为若干份，得到离散点极角和极径表达式；其次以滑动面离散点为基准将滑动土体离散为若干个水平分布的单元土层，得到单元土层上下表面的面积，将离散的单元土层近似视为梯形，计算其体积；

S2计算滑坡体重力所做外功率，忽略单元土层内土体重度局部非线性变化的特点，将其视为定值并以土层形心处的数值表示，单元土层重力所做外功率可表示为单元土层重力与其形心处重力方向速度的乘积，单元土层重力可表示为其体积与其形心处对应重度的乘积；

S3累加所有单元土层土体重力所做外功率，得到滑动土体重力所做外功率W_γ′；

S4计算滑坡体地震惯性力所做外功率，滑坡体地震惯性力所做外功率包括水平地震力所做外功率和竖向地震力所做外功率，采用与步骤S2相同的方法分别求得水平地震力所做外功率W_s^ah和竖向地震力所做外功率W_s^av；

S5计算滑坡体阻尼力总的耗散率，滑坡体阻尼力总的耗散率包括水平地震波传播过程中阻尼力的能量耗散率和竖向地震波传播过程中阻尼力的能量耗散率，采用与步骤S2相同的方法求得水平地震波传播过程中阻尼力的能量耗散率和竖向地震波传播过程中阻尼力的能量耗散率

S6计算非饱和土表观粘聚力引起的能量耗散率D_c，表示为微元速度不连续面的面积与其对应的毛细粘聚力和切向速度分量的乘积，并在整个速度不连续面上积分得到；

S7计算单根预应力锚索锚固力的能量耗散率D_T，累加得到所有锚索引起的能量耗散率；

S8据容重增加原理得到土边坡动安全系数FOS表达式，可表示为滑坡体内部能量耗散率与外力功率之比FOS计算公式如下：

S9基于枚举法搜索边坡最小动安全系数，并给出其相应的临界滑动面。

2.根据权利要求1所述的非饱和土边坡地震稳定性水平片分法分析模型构建方法，其特征在于，步骤S1中，单元土层的体积S_i计算公式为(取纵向宽度1延米计算)：

上式中：

l_m′n′＝r_n′cosθ_n′-r_hcosθ_h-(r_hsinθ_h-r_n′sinθ_n′)cotβ

l_mn＝r_ncosθ_n-r_hcosθ_h-(r_hsinθ_h-r_nsinθ_n)cotβ

r_n′＝r₀exp(iΔθ)

θ_n′＝θ₀+iΔθ

r_n＝r₀exp[(i-1)Δθ]

θ_n＝θ₀+(i-1)×Δθ

上式中：

式中：m为滑动面离散点数；θ₀和θ_h为滑坡体潜在滑动面对应的初始和结束极角；β为坡面倾角；r₀和r_h为滑坡体潜在滑动面对应的初始和结束极径；θ_n和θ_n'为单元土层上下离散点对应的极角；r_n和r_n'为对应的极径；l_mn和l_m'n'为单元土层上下表面积。