考虑岩体结构面震动劣化效应的滑坡失稳过程分析方法

1.本发明涉及地震诱发滑坡地质灾害分析领域，具体地说，涉及一种基于数值模拟的考虑岩体结构面震动劣化效应的滑坡失稳过程分析方法。


背景技术：

2.地震是常见的自然灾害之一，随着计算机技术的发展，且数值模拟方法可采用简单的技术手段解决复杂的工程问题及进行多组并行计算，数值模拟手段被越来越多地运用到边坡相关的分析领域中。
3.基于数值模拟的考虑岩体结构面震动劣化效应的滑坡失稳过程分析方法能有效地表征地震作用下滑坡的失稳过程，从而评估地震诱发滑坡地质灾害造成的风险。然而，现有的研究鲜有考虑地震作用下岩体结构面的震动劣化效应，但许多学者通过进行大量的剪切试验，如结构面循环剪切试验和环剪试验，发现岩体结构面的抗剪强度在动荷载作用下存在劣化现象(hutson and dowding,1990；fox et al.,1998；homand et al.,2001；lee et al.,2001)，因此，在分析地震诱发滑坡的动力形成机制时，如果不考虑岩体结构面抗剪强度的震动劣化效应，会得到不准确的分析结果，从而不能很好地理解地震诱发滑坡的动力形成机制，必然导致地震诱发滑坡的风险评估结果偏于不安全。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明基于数值模拟提出了一种原理简单、计算过程简便、计算效率高的考虑岩体结构面震动劣化效应的滑坡失稳过程分析方法。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
6.基于数值模拟的考虑岩体结构面震动劣化效应的滑坡失稳过程分析方法，包括以下步骤：
7.步骤1，确立地震作用下影响滑坡内岩体结构面抗剪强度劣化的各项因素及震动劣化系数的计算公式；
8.步骤2，基于步骤1的各项因素，结合岩体结构面的动态循环剪切试验，构建地震作用下岩体结构面的震动劣化模型；
9.步骤3，根据滑坡现场调查结果，并结合本地计算机性能和模拟误差，确定对滑坡进行数值模型时各组材料的网格尺寸；
10.步骤4，利用滑坡现场监测结果和室内试验，确定进行数值模拟时需要输入的各项参数，筛选滑坡遭受的地震动并对其进行基线校正；
11.步骤5，利用离散元软件udec将得到的地震作用下岩体结构面的震动劣化模型进行实现；
12.步骤6，通过滑坡内滑体运动来模拟和分析滑坡的失稳破坏过程。
13.进一步，所述步骤1中，所述地震作用下影响滑坡内岩体结构面抗剪强度的各项因素包括：震动磨损影响因素和相对速度影响因素。
14.进一步，所述步骤1中，假设两类影响因素相对独立，则任意地震历时时刻t，岩体结构面的震动劣化系数d(t)＝η(t)γ(t)，其中d(t)为岩体结构面的震动劣化系数，η(t)为震动磨损系数，γ(t)为相对速度影响系数。
15.更进一步，所述步骤2中，包括以下子步骤：
16.2.1根据岩体结构面的动态循环剪切试验结果，将输入地震动在任意地震历时时刻t的阿里亚斯强度与输入地震动的最大阿里亚斯强度之比用于揭示震动磨损对岩体结构面的影响，即其中r0为抗剪强度震动磨损程度的收敛值，ia(t)为任意地震历时时刻t的阿里亚斯强度，ia为输入地震动的最大阿里亚斯强度，λ为无量纲参数，r0和λ通过岩体结构面动态循环剪切试验获取；阿里亚斯强度其中g为重力加速度，a(t)为记录的地震动的加速度时程，td为地震动的持续时间；
17.2.2根据岩体结构面的动态循环剪切试验结果，得相对速度影响系数γ(t)＝p0+(1-p0)e-m|v(t)
，其中p0为相对速度影响系数的收敛值，m为无量纲参数，v(t)为结构面所在处的上下块体的相对速度，p0和m通过岩体结构面动态循环剪切试验获取；
18.2.3由震动劣化系数的计算公式构建震动劣化模型。
19.进一步，所述步骤3中，通过分析滑坡现场调查结果，确定所研究边坡的数值模型尺寸以及所研究滑坡内岩石块体的尺寸范围，结合本地计算机性能和模拟误差，不断反复尝试计算，在保证数值模拟精度和不降低计算效率的前提下，确定滑坡数值模型内各组材料所需模拟的单元数量。
20.进一步，所述步骤4中，通过滑坡现场检测结果、室内物理力学试验以及岩体结构面动态循环剪切试验，确定数值模拟时各材料的物理力学参数以及所构建的地震作用下岩体结构面的震动劣化模型中所需的参数，收集并筛选所研究滑坡经历的地震动，并采用多段基线校正方法对筛选得到的地震动进行基线校正。
21.更进一步，所述步骤4中，各材料的物理力学参数包括岩体物理力学参数和结构面及滑面力学参数；其中，岩体物理力学参数包括密度、弹性模量、泊松比、内摩擦角、粘聚力、抗拉强度；结构面及滑面力学参数包括法向刚度、切向刚度、粘聚力、内摩擦角和抗拉强度；
22.地震作用下岩体结构面的震动劣化模型中所需的参数包括抗剪强度震动磨损程度收敛值r0、无量纲参数λ、任意地震历时时刻t的阿里亚斯强度ia(t)、输入地震动的最大阿里亚斯强度ia、相对速度影响系数收敛值p0、无量纲参数m、结构面所在处的上下块体的相对速度v(t)。
23.进一步，所述步骤5包括以下子步骤：
24.5.1根据筛选得到的滑坡遭受的地震动，计算得到其阿里亚斯强度曲线，采用线性插值法获取每个时间步对应的阿里亚斯强度值并存入离散元软件udec能识别并调用的表格内，基于岩体结构面动态循环剪切试验获取r0和λ的取值，从而通过编写fish语句实现在离散元软件udec内实时获取震动磨损系数η(t)的值；
25.5.2通过在岩体结构面所在处的上下各布置一系列监测点，获取各个监测点的速度，从而计算得到每个计算时步内块体的平均相对速度，并基于岩体结构面动态循环剪切试验获取p0和m的取值，最后通过编写fish语句在离散元软件udec内实时获取相对速度影
响系数γ(t)的值；
26.5.3基于得到的震动磨损系数η(t)和相对速度影响系数γ(t)，计算得到岩体结构面的震动劣化系数d(t)，得到t时刻岩体结构面的内摩擦角和黏聚力c(t)；通过编写fish语句在离散元软件udec内实时获取每个计算时步内岩体结构面的内摩擦角和粘聚力，从而实现地震历时时间内岩体结构面抗剪强度的动态劣化。
27.更进一步，所述t时刻岩体结构面的内摩擦角和黏聚力c(t)的公式如下：
[0028][0029]
其中，为岩体结构面的初始内摩擦角，为地震过程中t时刻岩体结构面的内摩擦角，c0为岩体结构面初始黏聚力。
[0030]
与现有技术相比，本发明具有以有益效果：
[0031]
1、适用范围广：
[0032]
本发明基于数值模拟来模拟地震诱发滑坡的失稳过程，数值模拟原理清晰、简单易懂。此外，本发明能够定量地表征滑坡岩体结构面在整个地震历时过程中的震动劣化效应，同时也能较好地模拟地震诱发滑坡失稳的全过程，揭示地震诱发滑坡失稳的机理，适用范围广。
[0033]
2、数值模拟过程简单，计算效率高：
[0034]
现有考虑岩体结构面震动劣化效应的量化模型需要考虑的未知参数多，且在数值模拟实现过程中较难获取，计算效率低。本发明提出的考虑岩体结构面震动劣化效应的量化模型所需考虑的未知参数少，且在数值模拟实现过程中较易获取，降低了输入参数误差出现的可能性，简化了数值模拟的过程，提高了计算效率，是一种简单高效的地震诱发滑坡失稳过程分析方法。尤其对于大尺度的地震诱发滑坡地质灾害而言，本发明对计算效率的提高显得尤为突出，有利于推动数值模拟方法在地震诱发滑坡地质灾害工程风险评估方面的应用。
[0035]
3、揭示了地震作用下滑坡岩体结构面的震动劣化效应，为地震诱发滑坡地质灾害的风险评估提供参考依据：
[0036]
本发明能有效地揭示地震作用下滑坡岩体结构面的震动劣化效应，从而更精确的模拟地震诱发滑坡失稳过程，对地震诱发滑坡地质灾害的风险评估工作具有一定的指导意义。
[0037]
综上，本发明适用范围广，数值模拟过程简单，可提高计算效率，有效地揭示地震作用下滑坡岩体结构面的震动劣化效应，从而准确地揭示地震诱发滑坡的失稳机理，对推动地震诱发滑坡地质灾害的风险评估在工程实践中应用有着重要的实用价值。
附图说明
[0038]
图1为本发明的具体流程示意图；
[0039]
图2为块体相对速度的表征示意图；
[0040]
图3为实施例边坡的数值模型图；
[0041]
图4为基线校正后地震动的加速度时程图；其中，ew为东西方向，ns为南北方向，ud
为竖直向上和竖直向下方向；
[0042]
图5为数值模拟大光包滑坡失稳破坏示意图；
[0043]
图6为不同工况下的大光包滑坡模拟结果对比图。
具体实施方式
[0044]
下面将结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
[0045]
本发明的具体流程见图1，具体步骤如下：
[0046]
步骤1，确立地震作用下影响滑坡内岩体结构面抗剪强度的各项因素。
[0047]
地震作用下影响滑坡内岩体结构面抗剪强度劣化的各项因素主要包括震动磨损影响因素和相对速度影响因素。
[0048]
本步骤进一步包括以下子步骤：
[0049]
1.1采用震动磨损系数和相对速度影响系数来定量表征地震作用下影响滑坡内岩体结构面抗剪强度的各项因素。
[0050]
1.2假设震动磨损影响因素和相对速度影响因素相对独立，即任意地震历时时刻t，岩体结构面的震动劣化系数d(t)＝η(t)γ(t)，d(t)为岩体结构面的震动劣化系数，η(t)为震动磨损系数，γ(t)为相对速度影响系数。
[0051]
步骤2，根据步骤1确立的影响因素，结合岩体结构面的动态循环剪切试验，构建地震作用下岩体结构面的震动劣化模型。
[0052]
本步骤进一步包括以下子步骤：
[0053]
2.1根据岩体结构面的动态循环剪切试验结果，将输入地震动在任意地震历时时刻t的阿里亚斯强度与输入地震动的最大阿里亚斯强度之比用于揭示震动磨损对岩体结构面的影响，即其中r0为抗剪强度震动磨损程度的收敛值，ia(t)为任意地震历时时刻t的阿里亚斯强度，ia为输入地震动的最大阿里亚斯强度，λ为无量纲参数，r0和λ通过岩体结构面动态循环剪切试验获取；阿里亚斯强度其中g为重力加速度，a(t)为记录的地震动的加速度时程，td为地震动的持续时间。
[0054]
2.2根据岩体结构面的动态循环剪切试验结果，得到相对速度影响系数的表达式，即γ(t)＝p0+(1-p0)e-m|v(t)|
，其中p0为相对速度影响系数的收敛值，m为无量纲参数，v(t)为结构面所在处的上下块体的相对速度，p0和m通过岩体结构面动态循环剪切试验获取。
[0055]
步骤3，基于滑坡现场调查结果，并结合本地计算机性能和模拟误差，确定对滑坡进行数值模型时各组材料的网格尺寸。
[0056]
通过分析滑坡现场调查结果，确定所研究边坡的数值模型尺寸以及所研究滑坡内岩石块体的尺寸范围，结合本地计算机性能和模拟误差，不断反复尝试计算，在保证数值模拟精度和不降低计算效率的前提下，确定滑坡数值模型内各组材料所需模拟的单元数量。
[0057]
步骤4，利用滑坡现场监测结果和室内试验，确定进行数值模拟时需要输入的各项参数，筛选滑坡遭受的地震动并对其进行基线校正。
[0058]
通过一系列的室内实验，确定数值模拟时滑坡组成材料的物理力学参数以及步骤2中所构建的地震作用下岩体结构面的震动劣化模型中所需的参数，基于滑坡现场监测结
果确定所研究滑坡遭受的地震动，在数据库nga—west2中筛选出对应的地震动，并采用多段基线校正方法对其进行基线校正。
[0059]
步骤5，通过编写离散元软件udec内置的fish语句，将步骤2中所构建的地震作用下岩体结构面震动劣化模型在离散元软件udec内实现。
[0060]
本步骤进一步包括以下子步骤：
[0061]
5.1根据步骤4中筛选得到的滑坡遭受的地震动，计算得到其阿里亚斯强度曲线，采用线性插值法获取每个时间步对应的阿里亚斯强度值并存入离散元软件udec能识别并调用的表格内，通过编写fish语句实现在离散元软件udec内实时获取每一个计算时步对应的震动磨损系数η(t)值；
[0062]
5.2通过在岩体结构面所在处的上下各布置一系列监测点，获取各个监测点的速度，从而计算得到块体的相对速度，示意图见图2，最后通过编写fish语句在离散元软件udec内实时获取每一个计算时步对应的相对速度影响系数γ(t)值；
[0063]
5.3基于得到的震动磨损系数η(t)和相对速度影响系数γ(t)，计算得到岩体结构面的震动劣化系数d(t)，并将其代入公式中，其中为岩体结构面的初始内摩擦角，为地震过程中t时刻岩体结构面的内摩擦角，c0为岩体结构面初始黏聚力，c(t)为地震过程中t时刻岩体结构面的黏聚力；通过编写fish语句在离散元软件udec内实时获取每个计算时步内岩体结构面的内摩擦角和粘聚力，从而实现地震历时时间内岩体结构面抗剪强度的动态劣化。
[0064]
步骤6，通过滑坡内滑体运动来模拟和分析滑坡的失稳破坏过程。
[0065]
实施例
[0066]
一、工程简介
[0067]
大光包滑坡位于中国四川省绵阳市安县高川镇西北部的汶川地震发震断层的上盘。大光包滑坡是汶川地震诱发的滑坡中规模最大的。根据大光包滑坡震后的现场调查结果可知，滑坡导致的受灾面积约7.8km2，体积约8.0
×
108m3，大光包滑坡的滑体滑动了约2.0km，堵塞了黄洞子河谷，形成了高近600m的堰塞坝，大光包滑坡的岩性组成主要分为：砂质泥岩、鲕状白云岩和鲕粒灰岩。
[0068]
二、具体实施流程
[0069]
步骤1，确立地震作用下影响滑坡内岩体结构面抗剪强度的各项因素。
[0070]
总结已有的研究成果，将地震作用下影响滑坡内岩体结构面抗剪强度的影响分为两个方面，即震动磨损影响因素和相对速度影响因素。采用震动磨损系数和相对速度影响系数来定量表征地震作用下导致滑坡内岩体结构面抗剪强度劣化的各项影响因素，同时假设这两类影响因素相对独立，即可得任意地震历时时刻t，岩体结构面的震动劣化系数为：
[0071]
d(t)＝η(t)γ(t)
[0072]
式中，d(t)为岩体结构面的震动劣化系数，η(t)为震动磨损系数，γ(t)为相对速度影响系数。
[0073]
步骤2，根据确立的地震作用下影响滑坡内岩体结构面抗剪强度的各项因素，并结合岩体结构面的动态循环剪切试验，构建地震作用下岩体结构面的震动劣化模型
[0074]
2.1用输入地震动在任意地震历时时刻t的阿里亚斯强度与输入地震动的最大阿
里亚斯强度之比来表征震动磨损对岩体结构面的影响，即
[0075][0076]
式中，r0为抗剪强度震动磨损程度的收敛值，ia(t)为任意地震历时时刻t的阿里亚斯强度，ia为输入地震动的最大阿里亚斯强度，λ为无量纲参数，r0和λ通过岩体结构面动态循环剪切试验获取；阿里亚斯强度其中g为重力加速度，a(t)为记录的地震动的加速度时程，td为地震动的持续时间。
[0077]
2.2相对速度影响系数的表达式如下：
[0078]
γ(t)＝p0+(1-p0)e-m|v(t)|
[0079]
式中，p0为相对速度影响系数的收敛值，m为无量纲参数，v(t)为结构面所在处的上下块体的相对速度，p0和m通过岩体结构面动态循环剪切试验获取。
[0080]
步骤3，基于滑坡现场调查结果，并结合本地计算机性能和模拟误差，确定对滑坡进行数值模型时各组材料的网格尺寸。
[0081]
通过分析滑坡现场调查结果，构建大光包滑坡的数值模型，并确定进行数值模拟时共需要模拟三种材料，即滑床、滑体1和滑体2。结合本地计算机性能和模拟误差，不断反复尝试计算，在保证数值模拟精度和不降低计算效率的前提下，确定对滑坡进行数值模型时各组材料的网格尺寸，即滑床的网格大小设定为40m，滑体1的网格大小设定为30m，滑体2的网格大小设定为35m，如图3所示。
[0082]
步骤4，利用滑坡现场监测结果和室内试验，确定进行数值模拟时需要输入的各项参数，筛选滑坡遭受的地震动并对其进行基线校正。
[0083]
通过对在滑坡现场取的岩石样本进行一系列的室内实验，得到了大光包滑坡岩土体的物理力学参数、大光包滑坡结构面及滑面力学参数以及所构建的地震作用下岩体结构面的震动劣化模型中所需的参数，详细的参数见表1、表2和表3。选取距离大光包滑坡4.2km的51mzq地震动测站记录的加速度作为整个数值分析的输入地震动，并在数据库nga—west2中筛选出来，采用多段基线校正方法对筛选出的地震动进行基线校正，校正后地震动的加速度时程如图4所示。
[0084]
表1大光包滑坡岩土体物理力学参数
[0085][0086]
表2大光包滑坡结构面及滑面力学参数
[0087][0088]
表3所构建的岩体结构面震动劣化模型中与试验相关的参数
[0089][0090]
步骤5，通过编写离散元软件udec内置的fish语句，将所构建的地震作用下岩体结构面震动劣化模型嵌入离散元软件udec中，实现数值计算过程中岩体结构面的震动劣化。
[0091]
5.1计算筛选出的地震动对应的阿里亚斯强度曲线，采用线性插值法获取每个时间步对应的阿里亚斯强度值并存入离散元软件udec能识别并调用的表格内，通过编写fish语句实现在离散元软件udec内实时获取每一个计算时步对应的震动磨损系数η(t)值；
[0092]
5.2通过在岩体结构面所在处的上下各布置一系列监测点，获取各个监测点的速度，从而计算得到块体的相对速度，最后通过编写fish语句在离散元软件udec内实时获取每一个计算时步对应的相对速度影响系数γ(t)值；
[0093]
5.3基于得到的震动磨损系数η(t)和相对速度影响系数γ(t)，计算得到岩体结构面的震动劣化系数d(t)，并将其代入公式中，通过编写fish语句在离散元软件udec内实时获取每个计算时步内岩体结构面的内摩擦角和粘聚力，从而实现地震历时时间内岩体结构面抗剪强度的动态劣化。
[0094]
步骤6，通过滑坡内滑体运动来模拟和分析滑坡的失稳破坏过程。
[0095]
图5为采用数值模拟方法并考虑岩体结构面震动劣化效应得到的大光包滑坡的失稳破坏过程示意图。如图5所示，大光包滑坡在地震作用下的失稳破坏过程可分为三个阶段：(1)蠕动变形阶段。本阶段地震强度较低，滑体主要在自重作用下缓慢蠕动；(2)加速变形阶段。本阶段地震强度增大，且滑动面的震动劣化效应显著，其抗剪强度参数快速减小，滑体快速滑动；(3)稳定变形阶段。本阶段地震强度逐渐减弱，滑体在地形的阻隔作用下滑动速度逐渐减小直至为零。
[0096]
为验证本发明中所提模型的有效性，将所得结果与利用参考文献(zhou,h.,xiao,m.,yang,y.,liu,g.seismic response analysis method for lining structure in underground cavern of hydropower station[j].ksce journal of civil engineering,2019,23(3),1236-1247.)中所提模型得到的结果以及未考虑岩体结构面震动劣化效应时得到的结果进行对比，对比结果如图6所示。从图6可知，本发明中所提模型与大光包滑坡失稳破坏的实测结果更接近，并且有必要考虑滑动面的震动劣化效应，否则将低估地震滑坡造成的风险。
[0097]
上述实施例表明，本发明所提出的基于数值模拟的考虑岩体结构面震动劣化效应的滑坡失稳过程分析方法，能够高效准确地在数值模拟时考虑岩体结构面的震动劣化现
象，有效地揭示地震诱发滑坡的失稳破坏机理，为地震诱发滑坡地质灾害的风险评估提供参考依据。
[0098]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明保护的范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

技术特征：
1.基于数值模拟的考虑岩体结构面震动劣化效应的滑坡失稳过程分析方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，确立地震作用下影响滑坡内岩体结构面抗剪强度劣化的各项因素及震动劣化系数的计算公式；步骤2，基于步骤1的各项因素，结合岩体结构面的动态循环剪切试验，构建地震作用下岩体结构面的震动劣化模型；步骤3，根据滑坡现场调查结果，并结合本地计算机性能和模拟误差，确定对滑坡进行数值模型时各组材料的网格尺寸；步骤4，利用滑坡现场监测结果和室内试验，确定进行数值模拟时需要输入的各项参数，筛选滑坡遭受的地震动并对其进行基线校正；步骤5，利用离散元软件udec将得到的地震作用下岩体结构面的震动劣化模型进行实现；步骤6，通过滑坡内滑体运动来模拟和分析滑坡的失稳破坏过程。2.根据权利要求1所述的滑坡失稳过程分析方法，其特征在于：所述步骤1中，所述地震作用下影响滑坡内岩体结构面抗剪强度的各项因素包括：震动磨损影响因素和相对速度影响因素。3.根据权利要求2所述的滑坡失稳过程分析方法，其特征在于：所述步骤1中，所述步骤1中，假设两类影响因素相对独立，则任意地震历时时刻t，岩体结构面的震动劣化系数d(t)＝η(t)γ(t)，其中d(t)为岩体结构面的震动劣化系数，η(t)为震动磨损系数，γ(t)为相对速度影响系数。4.根据权利要求3所述的滑坡失稳过程分析方法，其特征在于：所述步骤2中，包括以下子步骤：2.1根据岩体结构面的动态循环剪切试验结果，将输入地震动在任意地震历时时刻t的阿里亚斯强度与输入地震动的最大阿里亚斯强度之比用于揭示震动磨损对岩体结构面的影响，即其中r0为抗剪强度震动磨损程度的收敛值，i
a
(t)为任意地震历时时刻t的阿里亚斯强度，i
a
为输入地震动的最大阿里亚斯强度，λ为无量纲参数，r0和λ通过岩体结构面动态循环剪切试验获取；阿里亚斯强度其中g为重力加速度，a(t)为记录的地震动的加速度时程，t
d
为地震动的持续时间；2.2根据岩体结构面的动态循环剪切试验结果，得相对速度影响系数γ(t)＝p0+(1-p0)e-m|v(t)|
，其中p0为相对速度影响系数的收敛值，m为无量纲参数，v(t)为结构面所在处的上下块体的相对速度，p0和m通过岩体结构面动态循环剪切试验获取；2.3由震动劣化系数的计算公式构建震动劣化模型。5.根据权利要求1所述的滑坡失稳过程分析方法，其特征在于：所述步骤3中，通过分析滑坡现场调查结果，确定所研究边坡的数值模型尺寸以及所研究滑坡内岩石块体的尺寸范围，结合本地计算机性能和模拟误差，不断反复尝试计算，在保证数值模拟精度和不降低计算效率的前提下，确定滑坡数值模型内各组材料所需模拟的单元数量。6.根据权利要求1所述的滑坡失稳过程分析方法，其特征在于：所述步骤4中，通过滑坡
现场检测结果、室内物理力学试验以及岩体结构面动态循环剪切试验，确定数值模拟时各材料的物理力学参数以及所构建的地震作用下岩体结构面的震动劣化模型中所需的参数，收集并筛选所研究滑坡经历的地震动，并采用多段基线校正方法对筛选得到的地震动进行基线校正。7.根据权利要求6所述的滑坡失稳过程分析方法，其特征在于：所述步骤4中，各材料的物理力学参数包括岩体物理力学参数和结构面及滑面力学参数；其中，岩体物理力学参数包括密度、弹性模量、泊松比、内摩擦角、粘聚力、抗拉强度；结构面及滑面力学参数包括法向刚度、切向刚度、粘聚力、内摩擦角和抗拉强度；地震作用下岩体结构面的震动劣化模型中所需的参数包括抗剪强度震动磨损程度收敛值r0、无量纲参数λ、任意地震历时时刻t的阿里亚斯强度i
a
(t)、输入地震动的最大阿里亚斯强度i
a
、相对速度影响系数收敛值p0、无量纲参数m、结构面所在处的上下块体的相对速度v(t)。8.根据权利要求1所述的滑坡失稳过程分析方法，其特征在于：所述步骤5包括以下子步骤：5.1根据筛选得到的滑坡遭受的地震动，计算得到其阿里亚斯强度曲线，采用线性插值法获取每个时间步对应的阿里亚斯强度值并存入离散元软件udec能识别并调用的表格内，基于岩体结构面动态循环剪切试验获取r0和λ的取值，从而通过编写fish语句实现在离散元软件udec内实时获取震动磨损系数η(t)的值；5.2通过在岩体结构面所在处的上下各布置一系列监测点，获取各个监测点的速度，从而计算得到每个计算时步内块体的平均相对速度，并基于岩体结构面动态循环剪切试验获取p0和m的取值，最后通过编写fish语句在离散元软件udec内实时获取相对速度影响系数γ(t)的值；5.3基于得到的震动磨损系数η(t)和相对速度影响系数γ(t)，计算得到岩体结构面的震动劣化系数d(t)，得到t时刻岩体结构面的内摩擦角和黏聚力c(t)；通过编写fish语句在离散元软件udec内实时获取每个计算时步内岩体结构面的内摩擦角和粘聚力，从而实现地震历时时间内岩体结构面抗剪强度的动态劣化。9.根据权利要求8所述的滑坡失稳过程分析方法，其特征在于：所述t时刻岩体结构面的内摩擦角和黏聚力c(t)的公式如下：其中，为岩体结构面的初始内摩擦角，为地震过程中t时刻岩体结构面的内摩擦角，c0为岩体结构面初始黏聚力。

技术总结
本发明公开一种基于数值模拟的考虑岩体结构面震动劣化效应的滑坡失稳过程分析方法，包括：步骤1，确立地震作用下影响滑坡内岩体结构面抗剪强度劣化的各项因素；步骤2，构建地震作用下岩体结构面的震动劣化模型；步骤3，确定对滑坡进行数值模型时各组材料的网格尺寸；步骤4，确定进行数值模拟时需要输入的各项参数，筛选滑坡遭受的地震动并对其进行基线校正；步骤5，利用离散元软件UDEC，实现岩体结构面抗剪强度参数的震动劣化；步骤6，通过滑坡内滑体运动来模拟和分析滑坡的失稳破坏过程。本发明适用范围广、数值模拟过程简单、计算效率高，可有效地揭示地震作用下滑坡岩体结构面的震动劣化效应，从而更精确地模拟地震诱发滑坡失稳过程。程。程。


技术研发人员：杜文琪 熊爽 李典庆 吴强
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：2023.07.27
技术公布日：2023/10/19