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重庆市二零八地质环境研究院有限公司王雪冰获国家专利权

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龙图腾网获悉重庆市二零八地质环境研究院有限公司申请的专利一种库区涉水高陡岸坡危岩剪切溃屈失稳的评价方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118378884B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410476187.6,技术领域涉及:G06Q10/0635;该发明授权一种库区涉水高陡岸坡危岩剪切溃屈失稳的评价方法是由王雪冰;赵鹏;张枝华;余姝设计研发完成,并于2024-04-19向国家知识产权局提交的专利申请。

一种库区涉水高陡岸坡危岩剪切溃屈失稳的评价方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种库区涉水高陡岸坡危岩剪切溃屈失稳的评价方法,将具有剪切溃屈破坏趋势特征的库区涉水高陡岸坡危岩,概化成合适的地质结构模型,对消落区坡表屈曲段岩体的变形过程进行力学和变形分析,构建出其在剪切溃屈变形中的能量守恒方程,通过计算屈曲段岩体处于临界破坏状态时中的临界参数,构建剪切溃屈变形失稳的稳定性系数计算模型,基于室内干湿循环岩石力学试验,获得不同岩石力学参数随干湿循环次数增加而衰减的规律,将其代入稳定性计算模型中,计算若干水文年后高陡岸坡危岩的剪切溃屈稳定性系数及其变化趋势。本发明能对消落区岩体劣化作用下的高陡岸坡危岩剪切溃屈的稳定性做出准确的定量计算,对其失稳趋势做出合理的预测。

本发明授权一种库区涉水高陡岸坡危岩剪切溃屈失稳的评价方法在权利要求书中公布了:1.一种库区涉水高陡岸坡危岩剪切溃屈失稳的评价方法,其特征在于:包括以下步骤: S1、根据水库高陡岸坡的剪切溃屈型失稳模式,将拥有剪切溃屈破坏特征的库区涉水高陡岸坡危岩的地质结构,概化成具有上覆岩体、消落区岩体和淹没区岩体的剪切溃屈地质模型,且剪切溃屈地质模型上存在构造破碎带; S2、由于靠近构造破碎带上侧区域的岩体会表现出沿着构造破碎带滑移并推挤前侧岩体,因此将构造破碎带前侧的消落区岩体概化为推挤段岩体和坡表侧的屈曲段岩体,屈曲段岩体位于推挤段岩体前缘; S3、对屈曲段岩体的变形过程进行力学和运动学分析,并列出屈曲段岩体变形过程中的能量守恒方程; S4、依据能量守恒方程,计算屈曲段岩体处于临界破坏状态时的临界弹性模量,将其与当下弹性模量的比值作为高陡岸坡危岩剪切溃屈变形失稳的稳定性系数,即为稳定性计算模型,其中当下弹性模量由室内岩石力学试验测量获得; S5、基于室内干湿循环岩石力学试验,获得不同岩石力学参数随着干湿循环次数增加而衰减的规律,将不同干湿循环次数后岩石的相关力学参数代入步骤S4提出的稳定性计算模型中,计算得到不同干湿循环次数后,即若干水文年后,高陡岸坡危岩的剪切溃屈稳定性系数以及变化趋势,从而实现对库区涉水高陡岸坡危岩剪切溃屈失稳进程的评价; 在步骤S3中,假定屈曲段岩体的边界裂隙已完全贯通,屈曲段岩体控制着整个高陡岸坡岩体的稳定性状态,将高陡岸坡危岩的剪切溃屈变形过程概化为: 上覆岩体施加压力于推挤段岩体,导致推挤段岩体沿着构造破碎带发生滑移变形,并进一步推挤消落区坡表的屈曲段岩体,导致屈曲段岩体在上覆岩体压力和后侧推挤段岩体压力下发生弹性弯曲变形; 将屈曲段岩体概化成一个高H,边长分别为l和b的柱状体,假定原始坡表为平面,坡角记为,其屈曲变形过程中变形最大处的挠度记为; 以屈曲段岩体的O点为原点,O点和A点的连线方向为X轴方向; OA段为屈曲段岩体在高度方向上的边,其形态初始时为直线,随着岩体屈曲变形逐渐弯曲,l为OA段在X轴方向上的投影长度;b为OO'的长度,即为屈曲段岩体在纵深方向的长度; 记屈曲段岩体受到的上覆压力为,侧向推力为,其屈曲变形表现为一个正弦半波形状,则可记OA段的弯曲变形弹性曲线方程为: ; 式中,x表示沿X轴方向的空间坐标,用于描述挠度在长度方向上的分布,ω为OA段在位置x处的横向挠度,反映弯曲变形幅值;A为正弦函数的振幅,为周期数,在剪切溃屈失稳模式中,周期数取值为1,根据正弦函数特性,OA段最大弯曲变形只会出现在位置,且其取值为: ; 记屈曲段岩体在上覆荷载作用下的轴向压缩变形量为,其表达式为: ; ω’表示OA段的弯曲变形弹性曲线方程对空间坐标x的一阶导数,对应OA段在该位置的转角; 根据能量守恒定律,外力作用在屈曲段岩体上所做的功等于结构内部储存的变形能和势能之和,屈曲段岩体变形过程中共受到重力、上覆压力和侧向推力作用,由此可列出屈曲段岩体变形过程中的能量守恒方程为: ; 式中,为上覆荷载所做的功,为后侧的侧向推力做的功,为自重重力做的功,为柱体内增加或储存的弹性势能,为系统势能的增加量,经剪切溃屈的变形过程分析,每一项能量的表达式如下所示: 上覆荷载压力所做功: ; 式中,上覆压力的施力体是屈曲段岩体上方的全部岩体,根据对应岩体的几何尺寸与岩体重度的乘积,能得到上覆压力的取值; 侧向推力做功: ; 式中,侧向推力是推挤段岩体对屈曲段岩体的作用力,因其数值上等于屈曲段岩体对推挤段岩体的反作用力,通过对推挤段岩体进行受力分析,列出受力平衡方程并求解获得; 自重重力做功: ; 其中, ; 式中,为岩体的重度,为岩体密度和重力加速度的乘积,将上式代入式7可得自重重力做功为: ; 储存的弹性势能: ; 式中,Wm为弯矩所做的内力功,即弯曲变形所储存的弹性应变能;M为构件截面处的弯矩,其随x位置不同而变化,反映外荷载引起的弯曲效应;为梁截面的转角,等于挠曲线斜率;ω’’为OA段弯曲变形弹性曲线方程对空间坐标x的二阶导数,与曲率、弯矩相关;为岩石的弹性模量,由室内岩石力学试验测量获得,为屈曲段岩体截面的惯性矩,屈曲段岩体的截面等效为同底同高的矩形,因此其惯性矩为: ; 系统势能增加量: ; 为单位长度内,沿挠度方向的自重分量;h为对应的单位长度所包含的等效受重高度; 将式5至式12代入式4即得到屈曲段岩体在屈曲变形过程的能量守恒方程,表达式为: 。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人重庆市二零八地质环境研究院有限公司,其通讯地址为:400700 重庆市北碚区天生劳动村10号;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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