(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110462017.9 (22)申请日 2021.04.27 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113158314 A (43)申请公布日 2021.07.23 (73)专利权人 成都理工大 学 地址 610059 四川省成 都市成华区二仙桥 东三路1号 专利权人 上海电机学院 (72)发明人 王卫　杨王致夫 　 登伍德.沃恩.格里菲斯 　 (74)专利代理 机构 成都方圆聿联专利代理事务 所(普通合伙) 51241 专利代理师 宋红宾 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/27(2020.01) (56)对比文件 CN 111894012 A,2020.1 1.06 CN 10940894 4 A,2019.0 3.01CN 109815 633 A,2019.0 5.28 CN 111350197 A,2020.0 6.30 CN 101240 548 A,20 08.08.13 CN 111254973 A,2020.0 6.09 CN 101845819 A,2010.09.2 9 US 202102 9877 A1,2021.02.04 刘祖典等.黄 土滑坡发育的普 遍规律和稳定 性判断. 《陕西建筑与建材》 .20 04,(第12期), 赵星宇等.“SLOPE／ W 在某露天煤矿 采掘场 边坡稳定性分析中的应用 ”. 《水利与建筑工程学 报》 .2013,第1 1卷(第1期), D. V. GRIF FITHS等.“Three-dimensi onal slope stabi lity analysis by elasto- plastic fi nite elements ”. 《Ge ´otechnique 57》 .2007, 王衍森等. “基岩冻结凿 井冻结孔的泥浆置 换充填研究 ”. 《中国矿业大 学学报》 .2013,第42 卷(第5期), 陈锦江等. “深圳市某 滑坡成因机制分析与 稳定性评价 ”. 《甘肃水利水电技 术》 .2020,第5 6 卷(第12期), 审查员 甘宇 (54)发明名称 边坡稳定性分析方法 (57)摘要 本发明公开了边坡 稳定性分析方法。 本发 明 的分析方法基于Hunter和Schuster(1968)的解 析公式推导及其发展的稳定性图， 假设坡脚圆弧 破坏机制或深圆圆弧破坏机制， 采用满足力矩平 衡的极限平衡单刚体解析法的总应力分析， 并通 过遗传算法优化程序优化得到最小稳定数N和临 界滑面， 依据获得的临界滑面， 根据倾覆力矩等 效获得等效容重， 再进一步获得安全系数。 本发 明获得的安全系数的精确性高， 且 可获得不同饱 和容重、 边坡角在各种水位条件下的、 与稳定性 图配套的等效容重图， 为方便、 准确的工程实际 应用提供了新的工具。 权利要求书3页 说明书12页 附图12页 CN 113158314 B 2022.10.14 CN 113158314 B 1.边坡稳定性分析 方法， 其特 征在于： 包括： 第一步： 获取边坡的如下参数： 容重参数、 边坡几何参数、 土强度参数及外 部水位参数； 第二步： 以稳定数N的计算式作为优化目标函数， 确定其中可变几何参数的约束条件； 第三步： 通过Python程序调用遗传算法库， 搜索一个满足所述约束条件 的几何参数组 合， 获得最小稳定数N； 第四步： 根据获得的所述几何参数组合及第 一步中获取的初始边坡几何参数确定临界 滑面位置； 第五步： 将确定后的临界滑面转换为由临界滑面圆弧半径R， 圆弧形临界滑面圆心水平 和竖向坐 标值xc和yc表示的临界滑面， 并计 算临界滑面在外部水位面以上、 以下滑体的倾覆 力矩； 第六步： 根据倾覆力矩等效求 解等效容重γequiv； 第七步： 根据获得的所述最小稳定数N、 所述土强度梯度ρ， 以及获得的所述等效容重 γequiv代入以下计算式求 解安全系数 FS： 其中， γ为 求解得到的等效容重γequiv。 2.根据权利要求1所述的分析 方法， 其特 征在于： 所述第一 步中： 所述容重参数包 括： 水的容重γw， 外部水位面以上的土的赋值饱和容重γsat、 外部水位 面以下的土的赋值 浮容重γ′； 所述边坡几何参数包括 边坡角 β 及边坡高H； 所述土强度参数由以下土的不 排水强度方程得到： su(y)＝su0+ρ y               (2)， 式中su0为坡顶面即z＝0处土的强度， ρ 为随深度y线性增大的强度梯度； 所述外部水位 参数为dW/H， 其中， dW表示从边坡顶面往下测得的外 部水位深度。 3.根据权利要求1所述的分析方法， 其特征在于： 所述第 二步中， 针对圆弧破坏机制， 所 述目标函数为： 式中α 表示圆弧滑面中心角的一半， λ表示圆弧滑面弦线与水平面之间的夹角， M表示无 量纲强度梯度参数； 其中： 或 式中h表示边坡内一个特定水位， γw为水的容重， γ ′为土的赋值浮容重； H0表示强度梯 度线的截距。 4.根据权利要求3所述的分析方法， 其特征在于： 所述第二步中， 所述可变几何参数包 括α 和 λ， 其约束条件分别为： α : [0,90°]及 λ:[0, β ]。 5.根据权利要求4所述的分析方法， 其特征在于： 所述第 四步中， 所述临界滑面位置由 如下的无量纲参数n确定：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 113158314 B 2且n为零或负值时， 所述临界滑面为通过边坡坡脚的圆弧滑面， 即深脚圆或浅脚圆滑 面， n为正值时， 所述临界滑面 为位于边坡 坡脚以下从坡脚外 剪出的圆弧滑面， 即深圆滑面。 6.根据权利要求5所述的分析方法， 其特征在于： 所述第五步中， 针对所述深脚圆和所 述浅脚圆滑面破坏的边坡， 由α 、 λ和n表示的临界滑面转 换为由R， xc和yc表示的临界滑面， 由 下式实现： yc＝Rcos( α ‑λ )‑H            (7‑2)， 式中R表示临界滑面圆弧半径， xc和yc分别表示圆弧形临界滑面圆心水平和竖向坐标 值； 针对所述深圆滑面破坏的边坡， 由α、 λ和 n表示的临界滑面转换为由R， xc和yc表示的临 界滑面， 由下式实现： yc‑Rcos( α‑λ )‑H         (7‑4)。 7.根据权利要求6所述的分析 方法， 其特 征在于： 所述第六步中， 所述 等效容重γequiv通过求解下式获得： M1+M2＝MO       (8)， 其中， M1表示外部水位面以上的滑体的倾覆力矩， M2表示外部水位线与 坡脚之间的滑体 的倾覆力矩， M0表示具有一个等效容重的整个滑体的总倾覆力矩。 8.根据权利要求7 所述的分析 方法， 其特 征在于： 所述式(8)中， 其中， γsat表示土的赋值饱和容重， xG表示在任意深度y的一个薄的土体水平积分单元 的中心水平坐标值， dw表示从边坡顶往下测得的外 部水位深度， dA 表示积分单 元面积； 其中， γ′表示土的赋值 浮容重， yT表示坡脚的竖坐标； 9.根据权利要求8所述的分析方法， 其特征在于： 所述等效容重γequiv通过求解下式获权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 113158314 B 3