[发明专利]一种基于数字地形进行水库涉水边坡安全系数的计算方法

说明书

一种基于数字地形进行水库涉水边坡安全系数的计算方法，包括以下步骤：基于数字地形，绘制剖面线，通过剖面线构建边坡二维模型；确定竖直方向上的土体分层方案，并确定每层土体的土体参数，土体参数包括：土层的厚度、土层的容重、孔隙水压力、土层的粘聚力、土层的内摩擦角；确定水平方向上的土条分割方案，并确定每个土条的滑动角；基于二维Bishop方法计算安全系数。本方法借助GIS软件平台，采用ArcGIS Engine二次开发生成插件包的方式，实现了边坡建模与安全系数计算的一体化。该方法较传统方法而言，避免了边坡建模和安全系数计算相互割裂的局面，省去了数据导入与导出的中间环节，也为安全系数计算结果能应用于区域塌岸风险评价提供了前提。

本发明涉及水下边坡稳定性分析技术领域，具体涉及一种基于数字地形进行水库涉水边坡安全系数的计算方法。

背景技术

在边坡稳定性分析中，应用最广泛的仍然是简单实用的极限平衡分析方法。尽管极限平衡法没有考虑岩土的应力—应变关系，但计算方法较其他方法简单，能够快速获取边坡安全系数值，因此该法仍然是工程中进行边坡稳定分析的主流方法。在现有的技术方法中，边坡建模与安全系数的计算是分离的，即通过数字地形将剖面数据导出，再导入数值计算软件进行安全系数计算，计算效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，在现有的技术方法中，边坡建模与安全系数的计算是分离的，而且数据导入与导出的中间环节复杂，计算效率较低。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于数字地形进行水库涉水边坡安全系数的计算方法，包括以下步骤：

(1)基于数字地形，绘制剖面线，通过剖面线构建边坡二维模型；

(2)确定竖直方向上的土体分层方案，并确定每层土体的土体参数，土体参数包括：土层的容重γ_mi、孔隙水压力u_il_i、土层的粘聚力c_i、土层的内摩擦角

(3)确定水平方向上的土条分割方案，并确定每个土条的滑动角α_i；

(4)基于二维Bishop方法计算安全系数其中，α_i为滑动角，b_i为土条宽度，W_i为土条自重。

步骤(1)中所述的基于数字地形，绘制剖面线具体包括：

在水库涉水边坡多边形范围内，沿主滑动方向绘制图切剖面线A'B'，根据 A'B'获得边坡地形剖面线AB，其中，图切剖面线A'B'为边坡地形剖面线AB在二维平面上的投影，投影方法包括：图切剖面线A'B'所在的直线在将XY平面分割为上下两个半平面，通过对线段A'B'进行等间距分割，获得一组分割点，所述分割点通过插值计算可得到其所在位置的高程，以这些高程值为距离，结合沿垂直A'B'方向的角度，即可构造出在下半平面上绘制的原始坡面上的一组点，根据这一组点获得边坡地形剖面线AB。

步骤(2)中所述竖直方向上的土体分层方案具体包括：

根据水库涉水边坡的土体性质、正常蓄水位线、滑移线，将步骤(1)中的边坡二维模型进行土体在竖直方向上的土体分层；对于均质的土体，根据水库蓄水位线将土体分割为水上和水下两个部分；对于非均质土体，根据土层分界线和蓄水位线进行土层划分。