[发明专利]一种边坡三维临界滑裂面搜索方法

说明书

本发明涉及建筑技术领域，特别是一种边坡三维临界滑裂面搜索方法，包括以下步骤，步骤S101：三维滑裂面的构建，根据边坡尺寸构建三维椭球滑裂面方程，根据构建的三维椭球滑裂面方程中的控制参数构建三维滑裂面；步骤S102：目标函数的确定，依据最小势能原理得到边坡系统的安全系数，即确定了搜索的目标函数；步骤S103：临界滑裂面的搜索，通过遗传算法，设置相应的收敛条件，循环优化，输出最优解，即得到了边坡三维临界滑裂面。采用上述方法后，本发明提出的边坡三维临界滑裂面搜索方法，能够实现边坡稳定性的预测与预报，对减少滑坡灾害具有重要的理论和实际意义。

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，特别是一种边坡三维临界滑裂面搜索方法。

背景技术

我国地域宽广，地质构造丰富，自然条件复杂，存在着大量的天然边坡；同时随着交通、水利、矿山等工程建设的大力推进，造就了众多的工程边坡；由于自然条件和人为因素的影响，边坡失稳产生了滑坡、泥石流、崩塌等灾害，给人类的生产和生活造成了严重的影响。滑坡已经成为了继地震和火山之外的三大主要地质灾害之一，造成的人员伤亡和经济损失已不可估计。因此，众多的科研人员也一直在对岩土工程领域中的边坡稳定性课题展开大量的分析研究，以期能够为边坡工程的设计和防治提供帮助，减少灾害的发生。

通常，边坡稳定性研究主要包括了两个方面的内容：一是计算，对确定的滑裂面边坡采用分析方法计算其稳定性安全系数；二是搜索，在所有可能的滑裂面中寻找出最小安全系数及其所对应的边坡临界滑裂面。目前，边坡稳定性计算方面的研究较多，发展较快，主要发展了主要发展了极限平衡法、有限元法、矢量和法、塑性极限分析法以及最小势能法等分析方法。但是，边坡临界滑裂面搜索方面还没有成熟的方法，存在较大的发展空间，主要体现在以下几个方面：①滑裂面的构建过程复杂、影响因素较多，难度较大；②稳定性计算方法的计算量大、繁杂；③临界滑裂面的搜索方法控制参数多、搜索效率低。

中国发明专利CN 103163563 A公开了一种三维边坡稳定性预测方法，包括以下步骤：步骤1、选定具体待预测的滑坡体，确定三维滑面形状及滑坡几何尺寸；三维滑面分为滑裂面和边坡表面，将滑裂面和边坡表面用方程标识；步骤2、将三维滑坡体离散化；步骤3、建立三维边坡稳定性预测的方程组，由方程组求解得到三维边坡稳定性预测的方程组，由方程组求解得到三维边坡稳定系数Fs的值；步骤4、根据稳定系数临界值判定三维边坡的稳定性。

发明内容

本发明需要解决的技术问题提供一种效率高的边坡临界滑裂面搜索方法。

为解决上述的技术问题，本发明的一种边坡三维临界滑裂面搜索方法，包括以下步骤，

步骤S101：三维滑裂面的构建，根据边坡尺寸构建三维椭球滑裂面方程，根据构建的三维椭球滑裂面方程中的控制参数构建三维滑裂面；

步骤S102：目标函数的确定，依据最小势能原理得到边坡系统的安全系数，即确定了搜索的目标函数；

步骤S103：临界滑裂面的搜索，通过遗传算法，设置相应的收敛条件，循环优化，输出最优解，即得到了边坡三维临界滑裂面；

其中，所述步骤S101包括以下步骤，

步骤S1011：确定边坡尺寸，直接测得边坡的坡高和坡率，根据边坡失稳破坏的形式，设定滑裂面的滑入区域和滑出区域；

步骤S1012：构建三维滑裂面，假设在滑入区域内有一滑入点，在滑出区域内有一滑出点，设边坡滑裂面为椭球，且圆弧与坡顶相交于滑入点，与坡脚处相交于滑出点，构建可得到三维滑裂面方程z＝f(x,y)；同时，假设椭球与水平面有一夹角θ，则得到三维椭球滑裂面的一般方程z＝f(x,y,θ)；

步骤S1013：确定控制参数，根据三维椭球滑裂面方程中的控制参数的确切值或范围，则可以确定出一个或一系列的三维椭球滑裂面，继而实现三维滑裂面的构建。