[发明专利]一种基于能量解调频谱的层状边坡地震损伤失稳计算系统及方法

权利要求书

1.一种基于能量解调频谱的层状边坡地震损伤失稳计算系统，其特征在于，所述系统包括：

地震波时程曲线模块，用于将层状边坡简化为一系列的叠合板处理，得到地震波的时程曲线；

SWT解调曲线模块，用于得出反射波和透射波的各阶典型频率时程曲线及能谱曲线；

多重地震激励模块，用于进行频域上的多重地震激励；

二次应力重分布模块，用于进行二次应力重分布计算；

结构性边坡分块应力计算模块，用于求解各个界面上面的平均应力状态，绘制滑体结构面应力场，对边坡进行水平和横向条分，求解条分界面相应位置处的下滑力和抗滑力；

破坏模式分析模块，用于进行破坏模式分析；

稳定状态评价模块，用于进行稳定状态评价；其评价过程为：

下滑力F_滑和总抗滑力F_抗，如下所示：

式中：τ_si为第i个网格点的下滑应力，A_i为第i个网格所代表的面积，且A_i＝(L_i-1+L_i+1)t/2，t为水平网格的间距，L_i-1和L_i+1分别为第i-1个和i+1个网格点的边长；σ_0i为第i个网格点所受到的正应力，C_i分别为第i个网格点处的内摩擦角和粘聚力，W₀为块体的自重应力；

沿层面滑动验算：最后利用设计的安全系数k₀进行边坡沿层面滑动判别：

未沿层面滑动；

沿层面滑动；

沿水平方向剪出验算：

安全，未沿水平层面剪出；

沿水平层面剪出；

则发生滑移失稳或滑移弯曲型失稳；

则在该区域附近发生抛射破坏失稳。

2.如权利要求1所述的基于能量解调频谱的层状边坡地震损伤失稳计算系统，其特征在于，

所述地震波时程曲线模块信号连接于SWT解调曲线模块，根据地震动加速度时程曲线积分得出位移时程曲线，利用相应的公式计算初始反射波和透射波的地震位移时程曲线；采用传递系数法计算后续各个界面上的反射和透射波时程曲线。

3.如权利要求2所述的基于能量解调频谱的层状边坡地震损伤失稳计算系统，其特征在于，所述SWT解调曲线模块信号连接于多重地震激励模块，利用SWT变换得出反射波和透射波的各阶典型频率时程曲线及能谱曲线。

4.一种基于能量解调频谱的层状边坡地震损伤失稳计算方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：将层状边坡简化为一系列的叠合板处理,建立边坡地质概化模型；

步骤2：输入验算地震波；

步骤3：根据地震动加速度时程曲线积分得出位移时程曲线；计算初始反射波和透射波的地震位移时程曲线和后续各个界面上的反射和透射波时程曲线；

步骤4：利用SWT变换得出反射波和透射波的各阶典型频率时程曲线及能谱曲线；

步骤5：通过频率时程曲线计算得到不同位置处的应力分量；

步骤6：采用步骤1到步骤5的方法求解各个界面上面的平均应力状态，绘制滑体结构面应力场，对边坡进行水平和横向条分，求解条分界面相应位置处的下滑力和抗滑力，对地震波作用下的层状边坡地震稳定性进行判断，其判断过程为：

下滑力F_滑和总抗滑力F_抗，如下所示：

式中：τ_si为第i个网格点的下滑应力，A_i为第i个网格所代表的面积，且A_i＝(L_i-1+L_i+1)t/2，t为水平网格的间距，L_i-1和L_i+1分别为第i-1个和i+1个网格点的边长；σ_0i为第i个网格点所受到的正应力，C_i分别为第i个网格点处的内摩擦角和粘聚力，W₀为块体的自重应力；

沿层面滑动验算：最后利用设计的安全系数k₀进行边坡沿层面滑动判别：

未沿层面滑动；

沿层面滑动；

沿水平方向剪出验算：

安全，未沿水平层面剪出；

沿水平层面剪出；

则发生滑移失稳或滑移弯曲型失稳；

则在该区域附近发生抛射破坏失稳。