(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111502979.9 (22)申请日 2021.12.10 (71)申请人 西南交通大 学 地址 610031 四川省成 都市二环路北一段 (72)发明人 杨兵　 (74)专利代理 机构 北京圣州专利代理事务所 (普通合伙) 11818 专利代理师 李春 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于极限分析上限法的基覆型边坡稳定性 分析方法 (57)摘要 本发明公开了基于极限分析上限法的基覆 型边坡稳定性分析方法， 涉及基覆性边坡稳定性 分析技术， 包括： 根据基覆型边坡的破坏特征确 定破坏模式； 计算破坏模式对应的安全系数； 根 据极限分析上限定理进行稳定性 分析； 所述破坏 模式包括： 沿基覆界面发生的整体破坏模式、 坡 顶开裂的对 数螺旋滑移面的坡顶局部破坏模式、 以及从坡面开裂且滑移面为对数螺旋面的坡面 局部破坏模式。 本发明将极限分析上限法与强度 折减技术相结合， 给出了基覆型边坡 稳定性分析 的理论公式， 通过MAT LAB编程对公式进行优化求 解， 分析了基覆面倾角、 边坡坡角及基覆界面强 度参数对基覆型边坡 破坏模式和稳定性的影响。 权利要求书8页 说明书19页 附图9页 CN 114444254 A 2022.05.06 CN 114444254 A 1.基于极限分析 上限法的基覆型边坡稳定性分析 方法， 其特 征在于， 包括： 根据基覆边坡的破坏特 征确定破坏模式； 计算破坏模式对应的安全系数； 根据极限分析 上限定理进行 稳定性分析； 所述破坏模式包括： 沿基覆界面发生的整体破坏模式、 坡顶开裂的对数螺旋滑移面的 坡顶局部破坏模式、 以及从坡面 开裂且滑 移面为对数螺 旋面的坡面局部破坏模式。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述计算破坏模式的安全系数， 具体包括： 当基覆界面发生整体破坏模式时， 以过折线滑面转折点C的竖直速度间断面CE将土体 分为两块， 视每一 块为刚体， 滑面和条间错动的部位被视为 耗能塑性体； 设边坡坡高为H， 土体容重为γ， 内摩擦角为 黏聚力为c； 基覆界面处的等效内摩擦角 为 黏聚力为c ′； 坡底倾角为β， 坡顶 倾角为α， 直线AC与指向坡内方向的水平线夹角为θ3， 滑面BC倾角为θ1， 长度为L1； 滑面CD倾角为θ2， 长度为L2； 间断面CE长度为L3； 假设两土 块滑面 处的速度分别为V1、 V2， 间断面CE的相对 速度为V3， 根据相关联流动法则可知， V1、 V2与滑面的 夹角为 V3与间断面C E的夹角为 相对速度V3是由速度矢量V1和V2的矢量差所引起的， 因此V1、 V2和V3组成的速度矢量要 闭合； 根据速度矢量闭合几何关系， 可以得到V1、 V2和V3之间的转换公式为： 为获得边坡的安全系数， 在极限分析上限法中引入强度折减技术； 折减后的抗剪强度 指标可分别表达为： 式中， cm、 c′m、 为维持平衡所需要的或土体实际发挥的抗剪强度参数； F为抗剪 强度折减系数； 作用在边坡上的外荷载只考虑重力， 则外力做功只包括重力做功， 对应的外力功率为 两块土体重力功率之和， 即： 其中， S1、 S2分别为两块土体的单宽体积， 由几何关系可 得：权　利　要　求　书 1/8 页 2 CN 114444254 A 2①当θ3≥90°时： ②当θ3＜90°时： 其中， 内能耗散由三部分构成， 即分别沿基覆界面BC、 CD上 的能量耗散W1、 W2和速度间断面AC 上的能量 耗散W3， 可得： Wint＝W1+W2+W3；                        (11) 其中， ①当θ3≥90°时： ②当θ3＜90°时： 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据极限分析上限定理进行稳定性分 析， 具体包括： 根据极限分析 上限定理， 令 外力做功功率等于内部耗散功率， 即： Wext＝Wint；                  (16) 边坡的临界高度Hcr为： 采用迭代法， 逐步折减土的强度参数 直至获得极限坡高Hcr等于土坡 的实际高度H， 则此时的强度折减系数 F为边坡真实安全系数 Fs。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述根据极限分析上限定理进行稳定性分 析， 具体为： 采用迭代法和MATLAB编程进行计算确定最小安全系数 Fs。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述计算破坏模式的安全系数， 具体包括： 当为从坡顶开裂的对数螺旋滑移面的局部破坏模式时， 假定从坡顶开裂的局部破坏模权　利　要　求　书 2/8 页 3 CN 114444254 A 3