中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司程志超获国家专利权
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龙图腾网获悉中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司申请的专利一种基于DFM模型的蓄水期库岸裂隙岩体边坡稳定性模拟分析方法、设备及介质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:CN115358111B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-24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:202210880719.3,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权一种基于DFM模型的蓄水期库岸裂隙岩体边坡稳定性模拟分析方法、设备及介质是由程志超;郭如杰;刘士奇;石安池;饶猛;孙淼军;王松平设计研发完成,并于2022-07-25向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于DFM模型的蓄水期库岸裂隙岩体边坡稳定性模拟分析方法、设备及介质在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于DFM模型的蓄水期库岸裂隙岩体边坡稳定性模拟分析方法、电子设备以及存储介质,首先,对库区裂隙岩体边坡进行地质调查,获取岩体及控制性裂隙结构面力学参数及渗透系数;其次,采用匹配型非结构化网格对库区边坡的有限元数值计算模型进行网格划分,其中裂隙采用无厚度平面单元,岩石基质采用实体单元;然后,基于DFM模型,建立“裂隙面应力—裂隙开度—渗透系数”之间的耦合关系,并基于COMSOLMultiphysics软件进行二次开发实现蓄水期库岸裂隙岩体边坡变形数值模拟,得到不同蓄水工况下的边坡安全系数,实现蓄水过程中库岸裂隙岩体边坡稳定性的评价分析。本发明在考虑岩石基质渗透特性的同时,又可以显式的模拟库岸边坡内的裂隙渗流特征。
本发明授权一种基于DFM模型的蓄水期库岸裂隙岩体边坡稳定性模拟分析方法、设备及介质在权利要求书中公布了:1.一种基于DFM模型的蓄水期库岸裂隙岩体边坡稳定性模拟分析方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤: S1、获取库区裂隙岩体边坡地质条件及控制性裂隙结构面信息,确定地层岩体及裂隙结构面空间展布、力学参数及渗透系数,建立库岸边坡几何模型; S2、将非连续的裂隙结构面离散为无厚度平面单元,地层岩体离散为实体单元,并采用离散裂隙-基质模型理论对几何模型进行有限元网格剖分; S3、基于比奥有效应力原理及Barton-Bandis节理模型,建立“裂隙面应力—裂隙开度—渗透系数”之间的函数关系式,通过COMSOLMulyiphysics二次开发实现库岸边坡蓄水过程中渗流应力耦合的数值求解; S4、基于建立的模型求解方法在COMSOLMulyiphysics有限元软件中分析不同蓄水过程中库岸边坡变形特征,包括渗流场和位移场的变化情况,进而得到不同库水位工况下边坡安全系数,实现蓄水过程中库岸裂隙岩体边坡稳定性的评价分析; 所述步骤S3中: S301、依据比奥有效应力原理和Barton-Bandis方程,考虑蓄水过程中裂隙法向闭合和剪切剪胀效应后,裂隙开度随应力的演化方程可由式1计算得到: 1 式中,为裂隙的初始开度,为裂隙的法向闭合量,为剪胀效应引起的裂隙张开,为裂隙面的有效法向正应力,为裂隙的初始法向刚度,为裂隙的最大闭合量,如无特殊说明,裂隙的最大闭合量,为裂隙的剪切刚度,为裂隙的剪胀角,为裂隙的剪切强度,τ为裂隙面上的剪切应力; S302、在小变形和线弹性的假设条件下,蓄水过程中岩体的应力应变关系可由式2表征: 2 式中,为岩石基质的弹性张量,εm和分别为基质的应变和位移; S303、水库蓄水过程中岩石基质和裂隙的渗流控制方程可表示为: 3 式中,为基质的孔隙率,为水的密度,为基质的汇源项,为基质的渗透率,p为水压力,μ为水的动力粘度,为重力加速度,▽z为高度差; 4 式中,df为裂隙的水力开度,为裂隙的孔隙率,为水的密度,表示从基质流入裂隙的流量,为基质的汇源项; S304、对上述公式2、3、4表达的渗流应力耦合控制方程基于COMSOLMultiphysics软件进行二次开发实现裂隙岩体的渗流应力耦合模型的数值求解。
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