(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 202111610587.4 (22)申请日 2021.12.27 (71)申请人 黄河勘测规划设计 研究院有限公司 地址 450003 河南省郑州市金 水区金水路 109号 (72)发明人 张金良　尹德文　吴昊　 (74)专利代理 机构 郑州异开专利事务所(普通 合伙) 41114 代理人 韩鹏程 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 岩体稳定性极限分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种岩体稳定性极限分析方 法， 通过地质勘察， 收集目标区域内不同性质岩 体、 构造面、 软弱层的分布范围； 并测定其物理力 学参数， 进行单元划分， 以所有节点的应力分量 为自变量， 构建单元静力平衡约束方程、 节点应 力已知边界条件约束方程和节点应力屈服准则 约束方程； 之后求解同时满足约束方程的可行 解； 如果至少存在一个可行解， 判定岩体为稳定； 如果不存在可行解， 判定岩体为不稳定。 本发明 优点在于提供了一种不需要引入最危险滑裂面 假定、 不需要引入应力 ‑应变关系、 不需要引入应 力间断或速度间断假定、 且理论基础严密、 适用 性强的岩体稳定性分析数值方法， 稳定性分析结 论与工程实践也更为符合， 具有较好的工程实用 价值。 权利要求书2页 说明书12页 附图3页 CN 114254519 A 2022.03.29 CN 114254519 A 1.一种岩体稳定性极限分析 方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1， 通过地质勘察， 收集目标区域内不同性质岩体、 构造面、 软弱层的分布范围； S2， 测定不同性质所述岩体、 所述构造面、 所述软弱层的物理力学参数； S3， 根据不同性质岩体、 构造面、 软弱层的分布范围， 进行 单元划分； S4， 以所有节点的应力分量为自变量， 构建单元静力平衡约束方程、 节点应力已知边界 条件约束方程和节点应力屈服 准则约束方程； S5， 求解同时满足所述单元静力平衡约束方程、 所述节点应力已知边界条件约束方程 和所述节点应力屈服 准则约束方程的可 行解； S6， 分析岩体的稳定性； 如果至少存在一个所述可行解， 判定岩体为稳定； 如果不存在 可行解， 判定岩体为 不稳定。 2.根据权利要求1所述的岩体稳定性极限分析 方法， 其特 征在于： S2步中， 所述岩体物理力学参数包括天然容重、 干容重、 饱和容重、 含水率、 抗拉强度、 抗压强 度、 内摩擦角、 粘滞系数； 所述构造面的物理力学参数包括内摩擦角、 粘滞系数； 所述软弱层的物 理力学参数包括天然容重、 干容重、 饱和容重、 含水率、 内摩擦角、 粘滞 系数。 3.根据权利要求1所述的岩体稳定性极限分析方法， 其特征在于： S3步中， 所述单元划 分中的单 元采用四边形 单元。 4.根据权利要求1所述的岩体稳定性极限分析方法， 其特征在于： 所述单元静力平衡约 束方程为： 其中， i代表第i个单元， 取值范围为所有单元； 代表第i个单元周边节点的正应力分 量在X方向对该单元的合力； 代表第i个单元周边节点的切应力分量在X方向对该单元的 合力； 代表第i个单元在X方向的体力； 代表第i个单元周边节点的正应力分量在Y方向 对该单元的合力； 代表第i个 单元周边节点的切应力分量在Y方向对该单元的合力； 代 表第i个单 元在Y方向的体力。 5.根据权利要求1所述的岩体稳定性极限分析方法， 其特征在于： 所述节点应力已知边 界条件约束方程 为: 其中， j代表第j个节点， 取值范围为应力已知边界范围内的节点； 代表第j个节点X方权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114254519 A 2向的正应力； 代表第j个节点Y方向的正应力； 代表第j个节点的切 应力； 代表第j 个节点在边界方向的正应力； 代表第j个节点在边界方向的切应力； 、 ， ， 为计算参量。 6.根据权利要求1所述的岩体稳定性极限分析方法， 其特征在于： 所述节点应力屈服准 则约束方程 为： 其中， k代表第k个节点， 取值范围为所有节点； 代表第k个节点X方向的正应力；   代 表第k个节点Y方向的正应力； 代表第k个节点的切应力； ， 代表内摩擦角； 代表粘滞力； ， 为计算参量。 7.根据权利要求1 ‑6所述的岩体稳定性极限分析方法， 其特征在于： 在三维岩体稳定性 分析中， 所述单元采用六面体单元进 行划分， 并依据所述单元静力平衡约束方程、 所述节 点 应力已知边界条件约束方程和所述节点应力屈服准则约束方程的建立思路， 建立三 维的单 元静力平衡约束方程、 节点应力已知边界条件约束方程和节点应力屈 服准则约束方程， 求 解所述约束方程的所述可 行解， 分析岩体的稳定性。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114254519 A 3