拱壩壩肩滑動(dòng)塊體不同地質(zhì)界面計(jì)算參數(shù)的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及大巧巧肩邊坡技術(shù)領(lǐng)域，主要設(shè)及一種拱巧巧肩滑動(dòng)塊體不同地質(zhì)界 面計(jì)算參數(shù)的確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 拱巧巧肩邊坡穩(wěn)定分析作為拱巧設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)基本工作內(nèi)容，傳統(tǒng)的計(jì)算方法是 通過分析巧肩山體中由若干結(jié)構(gòu)面相互切割形成的相對(duì)獨(dú)立的模形塊體在外荷載(拱巧拱 端推力、水荷載、巖(塊)體自重等)作用下的極限平衡狀態(tài)來進(jìn)行的。
[0003] 在做拱巧巧肩滑動(dòng)塊體極限平衡分析時(shí)，需要準(zhǔn)確的側(cè)滑面、底滑面計(jì)算參數(shù)，由 于實(shí)際天然賦存的山體往往是由不同巖性組合而成（包括強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化、強(qiáng)卸荷、弱卸荷 等），傳統(tǒng)的計(jì)算方法無法考慮到各滑動(dòng)面上的巖性分布，進(jìn)而無法準(zhǔn)確選用合適的結(jié)構(gòu)面 計(jì)算參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，使得拱巧巧肩邊坡穩(wěn)定分析的計(jì)算結(jié)果不太理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)的計(jì)算方法無法考慮到各滑動(dòng)面上的巖性分布，進(jìn)而無 法準(zhǔn)確選用合適的結(jié)構(gòu)面計(jì)算參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，使得拱巧巧肩邊坡穩(wěn)定分析的計(jì)算結(jié)果不太 理想的問題。
[0005] 為此，本發(fā)明提供了一種拱巧巧肩滑動(dòng)塊體不同地質(zhì)界面計(jì)算參數(shù)的確定方法， 包括如下步驟：
[0006] (1)收集基礎(chǔ)建模資料，從運(yùn)些地質(zhì)資料中提取相應(yīng)的地質(zhì)分界線，包括強(qiáng)卸荷 線、強(qiáng)風(fēng)化線、弱卸荷線、弱風(fēng)化線、微風(fēng)化線、基巖分界線；
[0007] (2)根據(jù)步驟（1)中的地質(zhì)分界線，建立地質(zhì)分界面，包括強(qiáng)卸荷面、強(qiáng)風(fēng)化面、弱 卸荷面、弱風(fēng)化面、微風(fēng)化面、基巖分界面；
[0008] (3)利用步驟(2)中形成的地質(zhì)分界面分割拱巧巧肩滑動(dòng)塊體的Ξ維塊體，將Ξ維 塊體劃分成不同的巖性分布區(qū)域，包括強(qiáng)卸荷區(qū)域、強(qiáng)風(fēng)化區(qū)域、弱卸荷區(qū)域、弱風(fēng)化區(qū)域、 微風(fēng)化區(qū)域、基巖區(qū)域，相應(yīng)的區(qū)域，Ξ維塊體的側(cè)滑面和底滑面就被劃分成不同的巖性分 布區(qū)域Ai、A2......An;
[0009] (4)分別通過測(cè)量求出側(cè)滑面、底滑面上不同巖性分布區(qū)域的面積Si、S2……Sn，結(jié) 合各個(gè)區(qū)域內(nèi)巖性的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)，求得實(shí)際的滑動(dòng)面力學(xué)參數(shù)。
[0010] 所述的步驟(2)中，建立地質(zhì)分界面是利用離散光滑插值方法完成的，其中的地質(zhì) 分界面面擬合采用最小二乘法進(jìn)行，最大限度地減小擬合誤差。
[0011] 所述的步驟(4)中，實(shí)際的滑動(dòng)面力學(xué)參數(shù)采用加權(quán)平均的方法求得，其計(jì)算公式 如下：
[0012]
[0013] 式中，Wi表示某一種巖性的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)，Si表示某一種巖性的滑動(dòng)面的面積，呀 表示加權(quán)平均后的滑動(dòng)面計(jì)算力學(xué)參數(shù)。
[0014] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過空間建模的方式，采用更加精確的方法，確定結(jié)構(gòu) 面的巖性分布狀態(tài)，使得計(jì)算參數(shù)取值更接近工程實(shí)際，更大限度的避免工程設(shè)計(jì)的安全 風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說明】
[0015] W下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016] 圖1是導(dǎo)入地質(zhì)分界線的Ξ維模型示意圖。
[0017] 圖2是形成地質(zhì)結(jié)構(gòu)面后的Ξ維模型。
[0018] 圖3是側(cè)滑面實(shí)際巖性分區(qū)圖。
[0019] 附圖標(biāo)記說明：1、Ξ維滑動(dòng)塊體;2、強(qiáng)卸荷線;3、側(cè)滑面;4、強(qiáng)卸荷地質(zhì)結(jié)構(gòu)面;5、 側(cè)滑面中強(qiáng)卸荷區(qū);6、側(cè)滑面中弱卸荷區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 實(shí)施例1:
[0021] 本實(shí)施例提供一種拱巧巧肩滑動(dòng)塊體不同地質(zhì)界面計(jì)算參數(shù)的確定方法，結(jié)合圖 1、圖2和圖3,包括如下步驟：
[0022] (1)收集基礎(chǔ)建模資料，從運(yùn)些地質(zhì)資料中提取相應(yīng)的地質(zhì)分界線，包括強(qiáng)卸荷 線、強(qiáng)風(fēng)化線、弱卸荷線、弱風(fēng)化線、微風(fēng)化線、基巖分界線。
[0023] (2)根據(jù)步驟（1)中的地質(zhì)分界線，建立地質(zhì)分界面，包括強(qiáng)卸荷面、強(qiáng)風(fēng)化面、弱 卸荷面、弱風(fēng)化面、微風(fēng)化面、基巖分界面。
[0024] 上述步驟(2)中，建立地質(zhì)分界面是利用離散光滑插值方法完成的，離散光滑插值 方法為行業(yè)內(nèi)常用的一種方法，在此不具體闡述，在利用該方法建立分界面的過程中，最后 需要對(duì)各個(gè)地質(zhì)分界面進(jìn)行面擬合，本實(shí)施例中采用最小二乘法進(jìn)行地質(zhì)分界面面擬合， 最大限度地減小擬合誤差。
[0025] (3)利用步驟(2)中形成的空間地質(zhì)介面分割拱巧巧肩滑動(dòng)塊體的Ξ維塊體，將Ξ 維塊體劃分成不同的巖性分布區(qū)域，包括強(qiáng)卸荷區(qū)域、強(qiáng)風(fēng)化區(qū)域、弱卸荷區(qū)域、弱風(fēng)化區(qū) 域、微風(fēng)化區(qū)域、基巖區(qū)域，相應(yīng)的區(qū)域，在運(yùn)些區(qū)域的劃分之下，Ξ維塊體的側(cè)滑面和底滑 面就被劃分成不同的巖性分布區(qū)域Αι、Α2……An。
[0026] (4)分別通過測(cè)量求出側(cè)滑面、底滑面上不同巖性分布區(qū)域的面積Si、S2……Sn，對(duì) 不同的形狀結(jié)果測(cè)量相應(yīng)形狀求面積時(shí)所需參數(shù)，比如Ξ角形測(cè)量底邊和高，根據(jù)測(cè)量參 數(shù)求面積。結(jié)合各個(gè)區(qū)域內(nèi)巖性的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)，求得實(shí)際的滑動(dòng)面力學(xué)參數(shù)。
[0027] 上述步驟(4)中，實(shí)際的滑動(dòng)面力學(xué)參數(shù)采用加權(quán)平均的方法求得，其計(jì)算公式如 下：
[002引
[0029] 式中，ω i表示某一種巖性的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)，Si表示某一種巖性的滑動(dòng)面的面積，iff 表示加權(quán)平均后的滑動(dòng)面計(jì)算力學(xué)參數(shù)。
[0030] 本實(shí)施例中，針對(duì)特定的需求，選取地質(zhì)分界線進(jìn)行特定求值，根據(jù)選取的不同地 質(zhì)分界線經(jīng)過本方法后得到不同地質(zhì)界面及其計(jì)算參數(shù)。
[0031] 實(shí)施例2:
[0032] 本實(shí)施例，僅選用一種地質(zhì)分界線一一強(qiáng)卸荷線，結(jié)合圖1、圖2和圖3所示，對(duì)拱巧 巧肩滑動(dòng)塊體不同地質(zhì)界面及參數(shù)的確定方法進(jìn)行說明，設(shè)及到其它地質(zhì)結(jié)構(gòu)面時(shí)方法依 次類推；
[0033] (1)收集基礎(chǔ)建模資料，從運(yùn)些地質(zhì)資料中提取相應(yīng)的強(qiáng)卸荷線2,如圖1所示；
[0034] (2)根據(jù)步驟（1)中的強(qiáng)卸荷線2,利用離散光滑插值方法形成強(qiáng)卸荷地質(zhì)結(jié)構(gòu)面 4,如圖2所示。結(jié)構(gòu)面擬合采用最小二乘法進(jìn)行，最大限度的減小擬合誤差；
[0035] (3)利用步驟(2)形成的強(qiáng)卸荷地質(zhì)結(jié)構(gòu)面4分割拱巧巧肩滑動(dòng)塊體的Ξ維塊體1， 如圖3所示，將Ξ維塊體劃分成不同的巖性分布區(qū)域強(qiáng)卸荷區(qū)5和弱卸荷區(qū)6,相應(yīng)的側(cè)滑面 3被分成兩部分，As和As;
[0036] (4)分別通過測(cè)量求出側(cè)滑面3上As和As的面積Ss、S6,采用加權(quán)平均的方法求得實(shí) 際的滑動(dòng)面力學(xué)參數(shù)，計(jì)算公式如下：
[0037]
[003引式中，ω 5和0 6分別表示強(qiáng)卸荷區(qū)域5和弱卸荷區(qū)域6的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)，5^表示加權(quán) 平均后的側(cè)滑面計(jì)算力學(xué)參數(shù)。
[0039] 所求得的巧即為所需計(jì)算參數(shù)。
[0040] 本發(fā)明的運(yùn)種方法應(yīng)用于計(jì)算機(jī)平臺(tái)上，W計(jì)算機(jī)為平臺(tái)進(jìn)行Ξ維可視化開發(fā)， 計(jì)算過程要素可實(shí)現(xiàn)可視化、自動(dòng)化，地質(zhì)分界面的擬合過程采用了最小二乘法，最大限度 的減少了由于地質(zhì)分界面高低起伏造成的擬合誤差。采用加權(quán)平均的方法對(duì)滑動(dòng)面計(jì)算參 數(shù)進(jìn)行了精確計(jì)算擬合，使得拱巧巧肩滑動(dòng)塊體穩(wěn)定計(jì)算中滑動(dòng)面計(jì)算參數(shù)的選取更加合 理。
[0041] 綜上所述，本發(fā)明的運(yùn)種拱巧巧肩滑動(dòng)塊體不同地質(zhì)界面計(jì)算參數(shù)的確定方法， 通過空間建模的方式，采用更加精確的方法，確定結(jié)構(gòu)面的巖性分布狀態(tài)，使得計(jì)算參數(shù)取 值更接近工程實(shí)際，更大限度的避免工程設(shè)計(jì)的安全風(fēng)險(xiǎn)。
[0042] W上例舉僅僅是對(duì)本發(fā)明的舉例說明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡 是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 拱壩壩肩滑動(dòng)塊體不同地質(zhì)界面計(jì)算參數(shù)的確定方法，其特征在于:包括如下步驟： (1) 收集基礎(chǔ)建模資料，從這些地質(zhì)資料中提取相應(yīng)的地質(zhì)分界線，包括強(qiáng)卸荷線、強(qiáng) 風(fēng)化線、弱卸荷線、弱風(fēng)化線、微風(fēng)化線、基巖分界線； (2) 根據(jù)步驟（1)中的地質(zhì)分界線，建立地質(zhì)分界面，包括強(qiáng)卸荷面、強(qiáng)風(fēng)化面、弱卸荷 面、弱風(fēng)化面、微風(fēng)化面、基巖分界面； (3) 利用步驟(2)中形成的地質(zhì)分界面分割拱壩壩肩滑動(dòng)塊體的三維塊體，將三維塊體 劃分成不同的巖性分布區(qū)域，包括強(qiáng)卸荷區(qū)域、強(qiáng)風(fēng)化區(qū)域、弱卸荷區(qū)域、弱風(fēng)化區(qū)域、微風(fēng) 化區(qū)域、基巖區(qū)域，相應(yīng)的區(qū)域，三維塊體的側(cè)滑面和底滑面就被劃分成不同的巖性分布區(qū) 域 Al、A2 An； (4) 分別通過測(cè)量求出側(cè)滑面、底滑面上不同巖性分布區(qū)域的面積5142……Sn，結(jié)合各 個(gè)區(qū)域內(nèi)巖性的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)，求得實(shí)際的滑動(dòng)面力學(xué)參數(shù)。2. 如權(quán)利要求1所述的拱壩壩肩滑動(dòng)塊體不同地質(zhì)界面計(jì)算參數(shù)的確定方法，其特征 在于:所述的步驟(2)中，建立地質(zhì)分界面是利用離散光滑插值方法完成的，其中的地質(zhì)分 界面面擬合采用最小二乘法進(jìn)行，最大限度地減小擬合誤差。3. 如權(quán)利要求1所述的拱壩壩肩滑動(dòng)塊體不同地質(zhì)界面計(jì)算參數(shù)的確定方法，其特征 在于:所述的步驟(4)中，實(shí)際的滑動(dòng)面力學(xué)參數(shù)采用加權(quán)平均的方法求得，其計(jì)算公式如 下：式中，ω i表不某一種巖性的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)，Si表不某一種巖性的滑動(dòng)面的面積，5Γ.表不 加權(quán)平均后的滑動(dòng)面計(jì)算力學(xué)參數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及大壩壩肩邊坡技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種拱壩壩肩滑動(dòng)塊體不同地質(zhì)界面計(jì)算參數(shù)的確定方法，包括建模、建立地質(zhì)分界面、分區(qū)域、加權(quán)求值等步驟，本發(fā)明通過空間建模的方式，采用更加精確的方法，確定結(jié)構(gòu)面的巖性分布狀態(tài)，使得計(jì)算參數(shù)取值更接近工程實(shí)際，克服了傳統(tǒng)的計(jì)算方法無法考慮到各滑動(dòng)面上的巖性分布，進(jìn)而無法準(zhǔn)確選用合適的結(jié)構(gòu)面計(jì)算參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，使得拱壩壩肩邊坡穩(wěn)定分析的計(jì)算結(jié)果不太理想的問題，更大限度的避免工程設(shè)計(jì)的安全風(fēng)險(xiǎn)。
【IPC分類】G06F19/00
【公開號(hào)】CN105447319
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510881706
【發(fā)明人】蔡云鵬, 李夢(mèng), 柏俊磊
【申請(qǐng)人】中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年12月3日