[发明专利]一种冻融型滑坡安全性分析及运动距离测算方法

权利要求书

1.一种基于冻融型滑坡安全性分析的运动距离测算方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1，获取待预测空间的基础地形、地质参数、温度参数、河流水系参数，滑坡点和未发生滑坡点位置参数；

步骤2，建立刚性块体模型，计算安全系数，确定临界温度，温度超过临界温度，滑坡失稳；

步骤2具体包括：

2.1)建立刚性块体滑坡模型；

2.2)计算未融化状态下滑坡模型的安全系数，具体计算公式如下：

F_s＝Wcosαtanφ/Wsinα＝tanφ/tanα

其中：

F_s：滑坡模型的安全系数；

W：滑坡模型的重量；

φ：内摩擦角；

α：斜坡倾角；

2.3)计算已融化状态下滑坡模型的力平衡公式，具体计算公式如下：

P_w+W sinα＝W cosαtanφ

其中：

P_w：孔隙水压力；

2.4)，在计算机上根据公式：

M_w＝a|K|^-b

获得含水量与温度之间关系；其中：

M_w：含水量；

a、b：与土质有关的经验常数，根据该地区冻土未冻水含量随温度变化的试验曲线获得；

K：负温；

2.5)计算含水量与孔隙水压力关系：

其中：

M_w：含水量；

γ_w：水的重度；

γ：滑体的重度；

m：水占的比例；

获得融化状态滑坡临界温度与未融化状态滑坡安全系数关系，通过临界温度判断是否处于失稳状态，具体计算公式如下：

步骤3，对上述已失稳的滑坡划分墙体单元和条块单元，计算滑坡运动过程中的速度和距离；

步骤3具体包括：

3.1)将刚性块体滑坡模型划分成墙体单元和条块单元，其中，墙体单元为无厚度单元；

3.2)按下式计算墙体单元所受土压力P；

其中：

K_i：第i墙体单元侧向压力系数，流体取1.0；非流体时与切向应变增量ε相关，详见步骤3.8；

H_i：第i墙体单元的高度；

与墙体和条块单元高度、位移相关的梯度；

3.3)选用摩擦型流变基底阻力模型，获得摩阻力T；

T＝γH_i cosα(1-r_u)tanφ

其中：

r_u：孔隙水压力系数；

3.4)计算墙体单元所受合力F；

F＝γH_i sinα+P-T

3.5)计算墙体单元速度V；

其中：

V_i、V_i'：第i墙体单元新、旧速度；

Δt：时间步长；

g：重力加速度；

3.6)计算墙体、条块单元位移S、s；

其中：

S_i、S_i'：第i墙体单元新、旧位移；

S_i+1：第i+1墙体单元新位移；

s_j：第j条块单元位移；

3.7)计算条块、墙体单元的高度h、H；

其中：

D_j：第j条块单元体积；

h_j-1、h_j：第j-1、第j条块单元高度；

H_i：第i墙体单元高度；

3.8)计算墙体单元、条块单元的刚度；

(3.8.1)首先获得第j条块单元的切向应变增量ε_j，如下式：

其中：

ε_j：第j条块单元的切向应变增量；

(3.8.2)计算获得主、被动土压力系数k_ai、k_pi如下式：

其中：

δ_i：第i墙体单元底部摩擦角；

k_ai：第i墙体单元主动土压力系数；

k_pi：第i墙体单元被动土压力系数；

(3.8.3)计算刚度系数k_s

当ε_j≥0时，即延展状态，k_s＝40(k_ai-k_pi)

当ε_j<0时，即压缩状态，k_s＝20(k_ai-k_pi)

(3.8.4)计算条块单元刚度k

k_j＝k_j'+k_sε_j

其中：

k_j、k_j'：第j条块单元新、旧刚度；

k_s：计算刚度系数；

(3.8.5)计算墙体、条块单元的高度、位移相关梯度与墙体侧压力系数之间的乘积代入3.2)计算墙体单元所受土压力P；

其中：

k_j-1：第j-1条块单元新刚度；

s_j-1：第j-1条块单元位移。