(19)中华 人民共和国 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 202111588444.8 (22)申请日 2021.12.23 (71)申请人 中国水利水电科 学研究院 地址 100044 北京市海淀区车公庄西路20 号 (72)发明人 孙平　朱国金　陈光明　金久峰　 张强　段庆伟　尤琳　黄青富　 (74)专利代理 机构 成都宏田知识产权代理事务 所(普通合伙) 51337 代理人 杨伟 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 17/10(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种土质与岩质边坡拉裂-倾倒式崩塌破坏 模式的稳定分析方法 (57)摘要 本发明涉及岩 土力学技术领域， 具体地说是 一种土质与岩质边坡拉裂 ‑倾倒式崩塌破坏模式 的稳定分析方法， 基于现场分析调查边坡坡高、 坡度、 后缘拉裂缝状况、 坡脚侵蚀或剥蚀面的宽 度与深度情况， 在分析基础上建立边坡计算模 型； 利用现场试验、 规范建议或工程经验确定边 坡岩土体的容重γ、 摩擦系数f、 凝聚力c、 抗拉强 度σt物理参数； 结合梁的弯曲理论与极限平衡 分析方法， 开展拉裂 ‑倾倒式崩塌破坏的稳定性 定量分析与评价， 该方法还可以考虑地震惯性 力、 预应力锚索或锚杆的影 响， 本发明理论严密， 计算简便， 易于实现， 是现有边坡抗滑稳定分析 有益的补 充， 为进行该类型破坏模式的边坡的稳 定性定量分析评价、 加固处理研究提供了一条有 效的途径。 权利要求书4页 说明书13页 附图4页 CN 114254514 A 2022.03.29 CN 114254514 A 1.一种土质与岩质边坡拉裂 ‑倾倒式崩塌破坏模式的稳定分析方法， 其特征在于， 包括 以下步骤： S1： 广泛收集整理研究区边坡的地形地貌、 地层岩性、 地下水活动、 降水情况， 并开展现 场调查， 查明边坡的坡高、 坡度、 地层岩性结构面的发育状况、 坡顶后缘拉裂缝的深度与位 置、 坡脚侵 蚀深度与宽度、 自然边坡的典型破坏模式等， 系统分析总结边坡的破坏机理与破 坏类型以及影响边坡变形失稳的作用或作用组合； S2： 根据所述S1获得的信息， 选取典型计算剖面， 建立拉裂 ‑倾倒式崩塌边坡 的计算模 型； S3： 根据工程类比分析、 室内或现场试验、 规范建议或 以往工程经验， 确定边坡岩土体 的容重γ、 抗剪强度参数(摩擦系数f与凝聚力c)、 抗拉强度σt等物理力学参数； S4： 在所述S2与S3的基础上， 计算边坡的抗滑与 抗倾倒安全系数， 并取其中的最小值作 为边坡的控制性破坏模式与相应的安全系数； S5： 在所述S4的基础上， 研究采用系统或随机锚杆、 预应力锚索加固边坡的技术可行 性， 分析边坡 满足规范要求所需要的加固力， 开展边坡的加固处 理设计。 2.根据权利要求1所述的一种土质与岩质边坡拉裂 ‑倾倒式崩塌破坏模式的稳定分析 方法， 其特 征在于： 所述稳定分析 方法包括以下步骤： S10： 当后缘拉裂缝位于破坏面旋转点的左侧时， 以破坏面旋转点A为坐标原点， 水平方 向为x轴， 竖直方向为y轴， 建立局部坐标系， 通过几何关系可知， 破坏面中点 的x坐标xM＝‑ b1/2， 所述A点 为破坏面旋转 点， 所述b1为拉裂缝位置与A点的水平 距离； S20： 当后缘拉裂缝位于破坏面旋转点的右侧时， 以破坏面旋转点为坐标原点， 水平方 向为x轴， 竖直方向为y轴， 建立局部坐标系， 通过几何关系可知， 破坏面中点的x坐标xM＝b1/ 2； 所述A点 为破坏面旋转 点， 所述b1为拉裂缝位置与A点的水平 距离； S30： 当后缘拉裂缝与破坏面底面在同一竖直线上， 以破坏面旋转点A点为坐标原点， 水 平方向为x轴， 竖直方向为y轴， 建立局部坐标系， 通过几何关系可知， 破坏面的中点的x坐标 xM＝0； 所述A点 为破坏面旋转 点。 3.根据权利要求2所述的一种土质与岩质边坡拉裂 ‑倾倒式崩塌破坏模式的稳定分析 方法， 其特 征在于： 所述S10的计算 步骤为： S101： 计算潜在倾倒体各分区的自重Wi与重心的xci坐标， 所述潜在倾倒体分为四个分 区， 各分区的面积Ai及重心的x坐标xci的计算式为： 第一分区： 第二分区： A2＝h(b‑hcotα )； 第三分区： A3＝h1b1； 第四分区： 所述潜在倾倒体的总重量 W的计算式为：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114254514 A 2S102： 计算所述潜在破坏体滑动的安全系数 Fs， 计算公式为： S103： 计算作用在潜在倾倒体破坏面上的法向力Pb与弯矩M 所述倾倒体自重W在破坏面的法向力Pn的计算式为： Pn＝W cosβ 所述倾倒体自重W对 破坏面旋转 点A的弯矩M的计算式为： S104： 计算破坏面上的最大拉应力σtmax与倾倒体的抗 倾安全系数 Ft1 根据材料力学， 破坏面对其法向对称轴的惯性矩I为(在边坡的走向方向取单位宽度) 故作用于破坏面AB上的最大拉应力σtmax的计算式为： 故边坡潜在倾倒体的抗 倾安全系数 Ft1的计算式为： Ft1＝σt/σtmax。 所述h为潜在倾倒体高度， 所述h1为后缘拉裂缝深度， 所述b为潜在倾倒体底边宽度； 所 述b1为拉裂缝位置与旋转点A的水平距离， 所述L为破坏面AB的长度， 所述α为边坡坡度， 所 述β为破坏面AB的倾角， 所述f为破坏面AB的有效摩擦系数， 所述c为破坏面AB的有效凝聚 力， 所述γ为岩体容重， 所述xci为第i个分区的重心x坐标， 所述Ai为第i个分区的面积， 所述 为xc潜在倾倒体的重心 x坐标， 所述W为潜在倾倒体自重， 所述Pn为作用于尚未贯通的破坏面 AB上的法向力， 所述M为法向力Pn对破坏面AB中点M的弯 矩。 4.根据权利要求2所述的一种土质与岩质边坡拉裂 ‑倾倒式崩塌破坏模式的稳定分析 方法， 其特 征在于： 所述S20的计算 步骤为： S401： 计算潜在倾倒体各分区的自重Wi与重心的xci坐标， 潜在倾倒体可分为三个区， 各 分区的面积及重心的坐标的计算式为： 第一分区： 第二分区： A2＝h(b‑b1‑h cotα )； 第三分区： 所述潜在倾倒体的总重量 W的计算式为： S402： 计算作用潜在倾倒体破坏面上的法向力Pn与弯矩M权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114254514 A 3