[发明专利]一种地震边坡永久位移计算方法

权利要求书

1.一种地震边坡永久位移计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、构建滑块模型，并根据滑块模型得到沿滑动方向地震动和垂直滑动方向地震动；

S2、判断地下水位是否高于软弱层位，若是，则利用剪切试验检测岩土体内聚力，并计算得到滑块摩擦系数函数，并进入步骤S3，否则，利用无侧限抗压强度试验检测岩土体内聚力，并计算得到滑块摩擦系数函数，并进入步骤S3；

S3、根据滑动方向地震动、垂直滑动方向地震动以及滑块摩擦系数函数计算得到滑块的安全系数；

所述步骤S3中滑块的安全系数的表达式如下：

其中，Fs表示滑块的安全系数，μ_s表示滑块摩擦系数函数，g表示重力常数，δ表示滑块滑面与水平面的最大夹角，a_n表示垂直滑动方向地震动，a_d表示沿滑动方向地震动，c表示软弱带内聚力，A表示滑块面积，m表示滑块质量；

S4、根据所述滑块的安全系数计算得到地震边坡永久位移值，完成对地震边坡永久位移的计算；

所述步骤S4包括以下步骤：

S401、判断所述滑块的安全系数是否小于1，若是，则滑块为静止状态，并输出地震边坡永久位移值为0，完成对地震边坡永久位移的计算，否则，进入步骤S402；

S402、通过沿滑动方向地震动和垂直滑动方向地震动计算得到沿滑面下倾方向的滑动加速度；

S403、对所述沿滑面下倾方向的滑动加速度进行二次积分处理，得到地震边坡永久位移值，完成对地震边坡永久位移的计算；

所述步骤S402中沿滑面下倾方向的滑动加速度的表达式如下：

其中，S表示沿滑面下倾方向的滑动加速度，g表示重力常数，a_n表示垂直滑动方向地震动，a_d表示滑动方向地震动，c表示软弱带内聚力，A表示滑块面积，m表示滑块质量，μ_s表示滑块摩擦系数函数，δ表示滑块滑面与水平面的最大夹角；

所述步骤S403中地震边坡永久位移值的表达式如下：

其中，D表示地震边坡永久位移值，t表示滑块从静止开始至整个运动过程的时间，s表示考虑惯性力和垂直地震动的滑动加速度，d表示滑块位移。

2.根据权利要求1所述的地震边坡永久位移计算方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：

S101、利用斜坡和滑块构建滑坡模型，并根据所述滑坡模型分别确定滑块滑动方向以及滑块所处斜面倾角；

S102、通过距离场地最近的地震台站获取地震动的东西加速度、南北加速度以及垂直加速度；

S103、利用滑块滑动方向，将东西加速度和南北加速度合成为沿滑动方向水平地震动，并利用滑块所处斜面倾角，将滑动方向水平地震动和垂直加速度合成为沿滑动方向地震动和垂直滑动方向地震动。

3.根据权利要求1所述的地震边坡永久位移计算方法，其特征在于，所述步骤S103中滑动方向水平地震动的表达式如下：

a_s＝a_Esinφ_S-a_Ncosφ_S (1)

其中，a_s表示滑动方向水平地震动，a_E表示东西加速度，a_N表示南北加速度，φ_S表示滑块滑动方向；

所述滑动方向地震动的表达式如下：

a_d＝a_Ecosδcosφ_S-a_Ncosδcosφ_S-a_Vsinδ (2)

其中，a_d表示滑动方向地震动，δ表示滑块滑面与水平面的最大夹角，a_V表示垂直加速度；

所述垂直滑动方向地震动的表达式如下：

a_n＝a_Esinδcosφ_S-a_Nsinδsinφ_S+a_Vsinδ (3)

其中，a_n表示垂直滑动方向地震动。

4.根据权利要求1所述的地震边坡永久位移计算方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

S201、判断地下水位是否高于软弱层位，若是，则进入步骤S202，否则，进入步骤S203；

S202、利用剪切试验检测岩土体内聚力，并判断滑块速度是否小于1，若是，则根据公式(4)计算得到滑块摩擦系数函数，并进入步骤S3，否则，根据公式(5)计算得到滑块摩擦系数函数，并进入步骤S3；

μ_(v)＝μ₀-0.5 (5)

其中，μ_(v)表示滑块关于v为自变量的摩擦系数函数，v表示滑块速度，μ₀表示滑块峰值摩擦系数；

S203、利用无侧限抗压强度试验检测岩土体内聚力，并判断滑块摩擦系数是否达到峰值，若是，则根据公式(6)计算得到滑块摩擦系数函数，并进入步骤S3；否则，根据公式(7)计算得到滑块摩擦系数函数，并进入步骤S3；

μ_(d)＝0.57*e^(-22.78*d) (6)

μ_(d)＝0.47*e^16.54*d-0.33*e^(-16500*d) (7)

其中，μ_(d)表示滑块关于d为自变量的摩擦系数函数，e表示自然常数，d表示滑块位移。