专利汇可以提供一种高位岩质滑坡稳定性动态数值评价方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种高位岩质滑坡 稳定性 动态数值评价方法,包括:S1、建立土体气-液-固多场耦合子模型;S2、建立土体气-液-固多场耦合的粘弹塑性模型;S3、建立非线性变损伤 力 学模型;S4、建立气-液-固-流变损伤多场耦合模型;S5、获取滑坡最大位移,计算流固耦合作用下的高位岩质滑坡安全系数;S6、动态评价高位岩质滑坡稳定性:首先进行安全性判断,之后进行稳定性判断。与 现有技术 相比,本发明建立的气-液-固-流变损伤多场耦合模型更加贴合高位岩质滑坡的实际情况,结合动态的滑坡最大位移和滑坡安全系数,有利于降雨之后及时对滑坡稳定性进行准确且有效的评价。,下面是一种高位岩质滑坡稳定性动态数值评价方法专利的具体信息内容。
1.一种高位岩质滑坡稳定性动态数值评价方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、通过土体非饱和/饱和土渗透试验,获取渗透系数和吸力计算参数,建立土体气-液-固多场耦合子模型;
S2、通过土体非饱和/饱和土三轴流变试验,运用非饱和土力学、饱和-非饱和土的普遍有效应力理论、岩土力学的流变原理、流变损伤力学和多场耦合理论,建立土体气-液-固多场耦合的粘弹塑性模型;
S3、根据土体气-液-固多场耦合子模型和粘弹塑性模型,建立非线性变损伤力学模型;
S4、将土体气-液-固多场耦合子模型、粘弹塑性模型和非线性变损伤力学模型嵌入ABAQUS有限元与离散元耦合数值分析平台,建立气-液-固-流变损伤多场耦合模型;
S5、基于气-液-固-流变损伤多场耦合模型,获取滑坡最大位移,采用流固耦合数值流形元法和三维粘弹塑性有限元强度折减法,计算流固耦合作用下的高位岩质滑坡安全系数;
S6、动态评价高位岩质滑坡稳定性:根据滑坡最大位移和滑坡安全系数判断该高位岩质滑坡是否安全,根据安全和不安全的结果数量判断高位岩质滑坡是否稳定,其中,若滑坡最大位移小于或等于第一预设阈值,且滑坡安全系数大于或等于第二预设阈值,判断该高位岩质滑坡为安全的,否则判断为不安全的;
若判断为安全的结果数量大于或等于判断为不安全的结果数量的M倍,则最终判断该高位岩质滑坡为稳定的,否则判断为不稳定的,其中,3≤M≤5。
2.根据权利要求1所述的一种高位岩质滑坡稳定性动态数值评价方法,其特征在于,所述步骤S1中建立土体气-液-固多场耦合子模型的具体过程为:
S11、通过高位岩质滑坡表层土和滑动带土体的非饱和/饱和土渗透试验获取渗透系数和吸力计算参数;
S12、依据岩土体的动量平衡方程、能量平衡方程以及连续介质力学的动量、质量和能量守恒定律,同时考虑水和气的相变、液体中的气体溶度、水分转移和膨胀,以固体位移、毛细压力、孔隙水压力、孔隙气压(干燥气压和蒸汽压力等)和孔隙率作为未知变量,建立土体的气场、渗流场、应力场和形变场的多场耦合数学模型。
3.根据权利要求1所述的一种高位岩质滑坡稳定性动态数值评价方法,其特征在于,所述步骤S2中粘弹塑性模型具体为考虑气场、渗流场、应力场和形变场多场耦合的粘性土或含碎石粘性土的粘弹塑性模型。
4.根据权利要求1所述的一种高位岩质滑坡稳定性动态数值评价方法,其特征在于,所述步骤S3中非线性变损伤力学模型中包含降雨强度、雨型、孔隙气压、土体含水量、渗透系数、基质吸力、抗剪强度和粘度变量参数。
5.根据权利要求1所述的一种高位岩质滑坡稳定性动态数值评价方法,其特征在于,所述步骤S4中气-液-固-流变损伤多场耦合模型具体为可变粘度的气-液-固-流变损伤多场耦合模型,所述可变粘度随剪切应力、含水率和时间的不同发生对应变化。
6.根据权利要求1所述的一种高位岩质滑坡稳定性动态数值评价方法,其特征在于,所述步骤S5中流固耦合数值流形元法考虑了降雨入渗、节理裂隙开度变化和裂纹扩展。
7.根据权利要求1所述的一种高位岩质滑坡稳定性动态数值评价方法,其特征在于,所述步骤S5具体包括以下步骤:
S51、通过所述步骤2的三轴流变试验,根据试验数据得到拟合常数E和η,以建立软弱夹层岩土体的流变模型:
式中,Δεcr为蠕变增量,E为弹性模量,Δt为时间增量,η为粘滞系数,为应变速率,σ为剪应力, 为应变速率对剪应力的偏导数,Δσ为剪应力增量,其中,剪应力σ和剪应力增量Δσ的数值是由有限元稳定性计算迭代确定的。
S52、基于所述步骤S41的流变模型,采三维粘弹塑性有限元强度折减法,对抗剪强度指标C和 进行强度折减计算,得到折减后的对应的虚拟抗剪强度指标CF和
CF=C/FS
式中,C是岩土体的粘聚力,是岩土体的内摩擦角,FS为每时步的边坡岩土体抗剪强度指标C和 的折减系数。
S53、以虚拟抗剪强度指标CF和 取代抗剪强度指标C和 由ABAQUS软件对每时步的虚拟抗剪强度指标CF和 进行有限元稳定性计算,通过不断折减直至有限元稳定性计算不收敛,此时的折减系数FS即为滑坡安全系数。
8.根据权利要求1所述的一种高位岩质滑坡稳定性动态数值评价方法,其特征在于,所述步骤S6具体包括以下步骤:
S61、在降雨及雨后的N天,以每T个小时进行一次安全性评价:若滑坡最大位移小于或等于第一预设阈值,且滑坡安全系数大于或等于第二预设阈值,判断该高位岩质滑坡为安全的,否则判断为不安全的,由此得到判断为安全的A个结果和判断为不安全的B个结果,其中,N=5,T=1;
S62、若A≥B*M,则判断该高位岩质滑坡为稳定的,否则判断该高位岩质滑坡为不稳定的,其中,M=4。
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