[发明专利]部分淹没有效粘聚力-有效摩擦角均质边坡临界库水位分析的解析方法

权利要求书

1.部分淹没有效粘聚力-有效摩擦角均质边坡临界库水位分析的解析方法，其特征在于，包括以下步骤：假设圆弧破坏机制，采用单刚体极限平衡模型封闭解，考虑边坡面与滑面之间土体整体力矩平衡，得到边坡安全系数显式表达式，通过Matlab多维约束优化算法找到临界圆中心，并求解安全系数；具体包括以下步骤：

第一步：给定均质边坡圆弧破坏机制假设；

第二步：建立单刚体极限平衡模型，所述的单刚体极限平衡模型涉及滑块重力W，作用在坡面上的水压力V_p1，作用在坡脚水平面上的水压力V_p2，土体的剪切强度参数有效粘聚力c′、有效内摩擦角φ′，边坡内孔隙水压力u，并将所有的力投影到圆弧滑动面上；

第三步：针对边坡圆弧破坏，采用依据力矩平衡的安全系数FS定义，见方程(1)：

M_R为阻力矩，M_O为滑动力矩；

第四步：部分淹没均质边坡安全系数显式表达式如方程(2)所示：

上式中,R为滑动圆半径，α为破坏圆圆心对角的一半，c′为有效粘聚力，φ′为有效摩擦角，W_t,V_p1,t V_p2,t分别为重力W、水压力V_p1、V_p2的切向分力，W_n,V_p1,n V_p2,n分别为重力W、水压力V_p1、V_p2的法向分力，U为孔隙水压力u的合力；

第五步：通过Matlab内置的fmincon多维约束优化算法，编制优化计算主程序和目标函数子程序、约束函数子程序进行计算，找到临界圆中心，然后基于方程(2)所示的安全系数显式表达式计算得到某一水位条件下的安全系数FS；

第六步：计算得到不同水位条件下的安全系数FS，做出FS-d_W/H曲线，得到水位慢速下降过程中的最小安全系数FS及临界库水位；

第七步：分析显式计算结果，找到各作用力分别对安全系数的贡献，得到导致临界库水位产生的根本原因。