【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法和系統，屬于土工結構穩定性仿真。
技術介紹
1、土石壩、堤防、自然邊坡等土工結構一般由土料或砂石料等散粒體結構組成，易發生滑動破壞，引發土質邊坡滑動失穩的外界因素包括滲流導致的土體孔隙壓力升高、頂部開裂、坡頂壓載、水位驟降，以及地震作用等。但由于地震作用具有周期性、短時性和隨機性，導致難以通過數值方法，量化評估地震過程中可能出現的邊坡滑動失穩風險。
2、根據《水電工程水工建筑物抗震設計規范》nb/t35047-2015要求，需根據地震作用效應，計算沿潛在滑裂面的抗震穩定性，以及壩體永久變形。在該分析流程中，計算邊坡滑動體永久變形前，需要準確計算地震工況下的邊坡潛在滑裂面（最危險邊坡滑動面）和屈服加速度。
3、但在實際計算過程中，由于土質邊坡常由多土層構成，各土層間物理力學性質不連續，使得不同土層破壞情況不同，形成具有多段線性和圓弧組成的復雜滑動面，導致很難準確獲取最危險滑動面，因而無法準確計算地震屈服加速度。
4、進一步，中國專利申請（公開號：cn116663274a）公開了一種預應力錨桿加固邊坡的地震穩定性評估方法，包括如下步驟：步驟1、建立地震作用下，預應力錨桿加固邊坡的動態破壞機構；步驟2、建立地震作用下預應力錨桿加固邊坡的即時變位模式，得到錨桿軸力、錨固角度、坡高和坡角的時態遞推公式；步驟3、基于極限分析上界法，推導出屈服加速度隨時間變化的變化情況；步驟4、基于時態分析方法對屈服加速度與地震位移的耦合關系進行解耦，從而獲得預應力錨桿加
5、上述方案的不足之處在于，將滑動面形狀假設為對數螺旋線，且未考慮多土層結構，不適用于多土層邊坡的場景，得到的最危險滑動面可能與實際情況存在較大偏差，因此依舊無法準確計算地震屈服加速度。此外，上述方案未考慮水力耦合效應，在擋水建筑物的抗震邊坡穩定性分析方面存在一定局限性。
6、本
技術介紹
中公開的信息僅用于理解本專利技術構思的背景，因此它可以包括不構成現有技術的信息。
技術實現思路
1、針對上述問題或上述問題之一，本專利技術的目的一在于提供基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法和系統，通過構建邊坡數字仿真單元、水力耦合單元、圓弧滑動面計算單元、最危險邊坡滑動面、加速度計算單元，得到某多土層邊坡的最危險邊坡滑動面以及相應的屈服加速度數據，因而可以充分考慮多土層邊坡結構的地質特性，確保得到的最危險滑動面與實際情況相符；同時考慮水力耦合效應，從而可以對擋水建筑物的抗震邊坡穩定性進行準確分析，因此可以實現屈服加速度的準確仿真計算。
2、針對上述問題或上述問題之一，本專利技術的目的二在于提供基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法和系統，可以實現多土層結構在復雜工況下的屈服加速度計算，能夠準確獲取最危險邊坡滑動面以及相應的屈服加速度數據，適用范圍廣，效率高，適用于快速評估多土層邊坡結構在水力耦合條件下地震邊坡穩定性，便于進行多土層邊坡的一體化仿真設計與設計方案的快速迭代。
3、為實現上述目的之一，本專利技術的第一種技術方案為：
4、基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法，包括以下步驟：
5、步驟一，通過預先構建的邊坡數字仿真單元，根據某多土層邊坡的地質數據，并耦合水力學參數與力學抗剪信息，生成幾何網格模型；
6、步驟二，利用預先構建的水力耦合單元，采用非飽和及非穩定滲流算法，對幾何網格模型進行處理，得到穩態滲流場，并提取孔隙壓力結果；
7、步驟三，采用預先構建的圓弧滑動面計算單元，根據孔隙壓力結果，確定最危險圓弧滑動面；
8、步驟四，使用預先構建的邊坡滑動面計算單元，基于最危險圓弧滑動面，求解得到若干個邊坡滑動面的屈服加速度系數，并根據屈服加速度系數，確定最危險邊坡滑動面；
9、步驟五，基于預先構建的加速度計算單元，采用局部網格加密算法，對最危險邊坡滑動面進行處理，得到某多土層邊坡的屈服加速度數據。
10、本專利技術通過構建邊坡數字仿真單元、水力耦合單元、圓弧滑動面計算單元、最危險邊坡滑動面、加速度計算單元，得到某多土層邊坡的最危險邊坡滑動面以及相應的屈服加速度數據，因而可以充分考慮多土層邊坡結構的地質特性，確保得到的最危險滑動面與實際情況相符；同時考慮水力耦合效應，從而可以對擋水建筑物的抗震邊坡穩定性進行準確分析，因此可以實現屈服加速度的準確仿真計算，方案科學、合理，切實可行。
11、進一步，本專利技術可以實現多土層結構在復雜工況下的屈服加速度計算，能夠準確獲取最危險邊坡滑動面以及相應的屈服加速度數據，適用范圍廣，效率高，適用于快速評估多土層邊坡結構在水力耦合條件下地震邊坡穩定性，便于進行多土層邊坡的一體化仿真設計與設計方案的快速迭代。
12、作為優選技術措施：
13、步驟一，通過預先構建的邊坡數字仿真單元，根據某多土層邊坡的地質數據，并耦合水力學參數與力學抗剪信息，生成幾何網格模型的方法如下：
14、獲取某多土層邊坡的地質數據，其包括結構材料分區特征、地基分層情況和坡面坡率變化；
15、根據結構材料分區特征、地基分層情況和坡面坡率變化，確定邊坡滑動位置信息；
16、邊坡滑動位置信息至少包括坡面各級平臺位置信息、坡率突變位置信息和層面與坡面交點位置信息；
17、基于邊坡滑動位置信息，采用有限元強度折減法，選定滑動面滑入點和滑出點的搜索區域；
18、根據搜索區域，建立線單元及面單元；
19、對線單元及面單元進行加密，得到關于多土層邊坡的一階離散網格單元；
20、獲取水力學參數與力學抗剪信息，其包括滲透系數、持水曲線、密度、內摩擦角和凝聚力；其中持水曲線用于描述有效飽和度與孔隙壓力的關系；
21、將水力學參數、力學抗剪信息與一階離散網格單元進行耦合，形成幾何網格模型。
22、作為優選技術措施：
23、步驟二，利用預先構建的水力耦合單元，采用非飽和及非穩定滲流算法，對幾何網格模型進行處理，得到穩態滲流場，并提取孔隙壓力結果的方法如下：
24、采用非飽和及非穩定滲流算法，基于滲透系數、液相和氣相相對滲透系數、重力加速度以及梯度函數，計算液相的質量流量和氣相的質量流量；
25、根據液相的質量流量和氣相的質量流量，并基于遭遇地震時多土層邊坡的上下游水位，建立多孔介質流量守恒方程；
26、多孔介質流量守恒方程，用于根據孔隙率、時間、飽和度、液相的質量流量和氣相的質量流量，計算得到液相密度和氣相密度；
27、基于水位以及液相密度和氣相密度，構建上下游水壓力邊界條件；
28、根據上下游水壓力邊界條件，獲取穩態滲流場，并提取孔隙壓力結果。
29、作為優選技術措施：
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【技術保護點】
1.基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法，其特征在于：
2.如權利要求1所述的基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法，其特征在于：
3.如權利要求1所述的基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法，其特征在于：
4.如權利要求1所述的基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法，其特征在于：
5.如權利要求4所述的基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法，其特征在于：
6.如權利要求5所述的基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法，其特征在于：
7.如權利要求1所述的基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法，其特征在于：
8.如權利要求1所述的基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法，其特征在于：
9.基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法，其特征在于：
10.基于水力耦合的多土層邊坡屈服加速度計算系統，其特征在于：
【技術特征摘要】
1.基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法，其特征在于：
2.如權利要求1所述的基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法，其特征在于：
3.如權利要求1所述的基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法，其特征在于：
4.如權利要求1所述的基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法，其特征在于：
5.如權利要求4所述的基于網格的多土層邊坡屈服加速度計算方法，其特征在于：<...
【專利技術屬性】
技術研發人員：譚鈺，郝剛，張英，吳春輝，王知明，戴揚，閔皆昇，吳健明，
申請(專利權)人：浙江遠算科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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