[发明专利]一种土坡滑坡全过程分析方法

权利要求书

1.一种土坡滑坡全过程分析方法，其特征在于,包括如下步骤：

根据所需研究土坡的截面信息，生成粒子模型，根据所述粒子模型的物理力学参数对其不同位置的相关信息分别赋值；

确定计算中需要采用的数值处理技术，并设置屈服准则、流动法则、时间步长；

进行粒子搜索；

对密度求解；

对土坡分别采用弹塑性本构模型和宾汉姆本构模型进行应力应变的求解:首先将土体视为弹塑性体，采用弹塑性本构得到第一应力应变结果，其次将土体视为非牛顿流体，采用宾汉姆模型得到第二应力应变结果；

根据得到的第一应力应变结果和第二应力应变结果,判定边坡土体所处状态，并通过弹塑性固体和宾汉姆流体求解应力应变关系及内力引起的第一速度变化率；

进行人工粘度、人工应力、速度修正以及在外力作用下引起的第二速度变化率的求解；

根据第一速度变化率及第二速度变化率之和更新质点信息，并进行应力调整，根据更新后的质点信息重新执行粒子搜索，并重新求解密度、第一应力应变结果、第二应力应变结果、应力应变关系、第一速度变化率、第二速度变化率；

根据求解所得的数据得到边坡安全系数及潜在滑移面，如果计算所得的边坡的安全系数小于国家规范所规定的最低标准则将折减系数设置为国家规范值后按照前述步骤重新进土坡滑坡全过程分析；若安全系数高于国家规范规定值，则停止计算；

根据得到的第一应力应变结果和第二应力应变结果,判定边坡土体所处状态，并通过弹塑性固体和宾汉姆流体求解应力应变关系及第一速度变化率是采用伪弹簧理论，具体分为3种情况：

第一种情况：当伪弹簧中的损伤参数D_ij＝0，即接触参数f_ij＝1时，土体处于纯弹塑性状态，采用弹塑性本构计算应力应变关系及第一速度变化率；

第二种情况：当伪弹簧中的损伤参数0＜D _ij＜1，接触参数0＜f _ij＜1时，土体处于弹塑性固体和宾汉姆流体同时作用的状态，第一速度变化率由弹塑性固体和宾汉姆流体两部分计算组成：

其中和分别代表弹塑性本构和宾汉姆本构计算得到的速度变化率，且根据动量守恒方程在SPH下的离散形式进行计算；

其中，ρ代表密度，P代表各项同性压力，f^α代表由外力即重力引起的速度变化率,N代表粒子总数，m代表质量,τ^αβ为粘性应力张量，为核函数的一阶导数；

第三种情况：当伪弹簧中的损伤参数D_ij＝1，接触参数f_ij＝0时，土体处于纯宾汉姆流体状态，采用宾汉姆本构计算应力应变关系及第一速度变化率；

前述三种情况中，损伤参数D_ij和f_ij的计算公式为：

其中定义为塑性区贯通时，在滑移面上的最大等效塑性应变，Di和Dj分别为相邻两粒子的损伤参数，Dmax定义为塑性区贯通时，滑移面上的最大损伤参数。

2.根据权利要求1所述的一种土坡滑坡全过程分析方法，其特征在于:所述数值处理技术包括密度计算方法、光滑核函数、粒子搜索方法、固壁边界计算方法、时间积分方法、应力调整方法。

3.根据权利要求2所述的一种土坡滑坡全过程分析方法，其特征在于:光滑核函数的计算式子为：

其中W(R,h)为光滑核函数，h为光滑半径，R为粒子间距与光滑半径的比值,α_d在二维空间的计算公式为：α_d＝15/(7πh²)。