(19)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 202210659934.0 (22)申请日 2022.06.13 (71)申请人 北京工业大 学 地址 100124 北京市朝阳区平乐园10 0号 (72)发明人 李严严　冯旭阳　 (74)专利代理 机构 北京思海天达知识产权代理 有限公司 1 1203 专利代理师 王兆波 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种岩质边坡渐进式破坏的建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种岩质 边坡渐进式破坏的 建模方法， 采用UDEC 软件对岩质边坡的破坏进行 分析， 主要分为两部分， 第一步是建立边坡的蠕 变模型， 通过 蠕变模型分析边坡在重力作用下的 变形过程， 获取边坡内部的贯通性破坏面。 第二 步是建立边坡的运动模型， 根据蠕变模拟结果， 提取边坡变形后的坡面线和贯通性破坏面， 用与 研究岩质边坡破坏后的继续运动。 本发明从岩质 边坡变形的时间效应出发， 利用蠕变模 型模拟边 坡在长期重力作用下的变形过程， 并将变形过程 与失稳后的运动过程相结合， 更好的对渐进式破 坏的岩质边坡 进行分析研究。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115130281 A 2022.09.30 CN 115130281 A 1.一种岩质边坡渐进式破坏的建模方法， 其特征在于： 采用UDEC软件对岩质边坡的破 坏进行分析， 具体实施过程如下， S11、 建立顺层岩质边坡蠕变模型； 通过UDEC软件中 的Block create命令建立边坡； 或者向UDEC软件中导入CAD中 的DXF文 件即包含边坡的块体， 对块体进行切割， 建立复杂坡面线的边坡模型； 后续通过Block  cut 命令在坡体内部添加结构面， 用于模拟岩质边坡的不连续性； 通过设置块体及结构面分组 为参数设置提供便利， 加速计算分析效率； 通过Block  zone gen命令设置网格大小， 对块体 进行网格划分； 自此顺层岩质边坡蠕变模型建模完成； 通过以上建模方式分析含大量结构 面的岩质边坡在重力作用下的变形破坏特 征； S12、 设置相关力学参数； 通过设置Block  property  material和Block  contact property  material后的相关 数据， 对块体及结构面 参数进行 赋值； 通过改变相应的力学参数， 建立对应材 料组别， 并对块体赋予对应参数及本构； S13、 设置边界条件； 根据研究边坡的实际受到的约束和边界到重点研究区域的距离， 确定合理的边界条 件； S14、 蠕变模型计算结果移植到运动模型中； 得到计算结果后， 提取网格节点的位移矢量数据， 判断边坡运动趋势和运动方向， 搜索 剪出口和潜在滑动面； 同时提取单元剪应变增量数据， 判断边坡剪切带位置， 对比两种方法 得到相应的滑动面； 根据得到的滑动面和提取的坡面网格点 坐标， 建立 运动分析模型； S21、 建立 运动过程分析模型 通过Block  create命令建立边坡， 或者导入CAD中的DXF文件， 对块体切割， 建立复杂坡 面线的边坡模型， 同时根据蠕变模型中提供的滑动面， 设置滑动区与 非滑动区， 采用block   cut Voronoi对滑动区进 行切割， 并在边坡中设置若干监测点位， 用于监测边坡中块体的运 动速度， 监测点 位设置完成后， 建模结束； S22、 设置相关力学参数； 根据滑动 体的物理力学参数， 采用单轴压缩程序对Voronoi块体间接触参数进行标定， 并将标定结果应用于运动模型中； 利用Block  property  material和Block  contact property  material对块体和接触 面进行赋值， 其中块体采用刚体， 赋予密度， 接触面赋予接触刚度及强度参数； S23、 设置边界条件； 利用Block fix命令对边坡的基岩进行固定； S24、 设置阻尼系数及自振频率； 根据模型中块体的尺寸以及块体的质量密度， 获取自振频率和阻尼系数的大致范围， 通过多次试算， 确定符合实际情况的自振频率和阻尼系数， 保证模型运动的真实性； S25、 运动模型计算和分析； 根据运动过程的最终的计算结果， 将数值模拟中堆积体形态和滑动速度与现实中发生 的滑坡事件中的具体情况进行比对， 保证仿真结果与现实情况对应。 2.根据权利要求1所述的一种岩质边坡渐进式破坏的建模方法， 其特征在于： UDEC软件权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115130281 A 2中的block  cut joint‑set angle 145 origin 1134 50 id 3； 通过改变angle后的参数定 义不同角度的层理面、 节理面， 通过改变or igin后的参数设置节理不同的位置， 通过改变id 定义不同的组别， 方便后续赋值。 3.根据权利要求1所述的一种岩质边坡渐进式破坏的建模方法， 其特征在于： UDEC软件 中的block  cut crack 1134 50 1269 50 id 1； 通过改变crack后的平面坐标点添加裂缝 隙。 4.根据权利要求1所述的一种岩质边坡渐进式破坏的建模方法， 其特征在于： UDEC软件 中的geometry import'1.dxf'format  dxf set'1'； 通过设置'1.dxf'文件添加边坡的轮廓 线， 在CAD中直接修改相关线条。 5.根据权利要求1所述的一种岩质边坡渐进式破坏的建模方法， 其特征在于： UDEC软件 中的block  cut geometry'1'id  4； 通过采用导入的几何模型， 对块体进行切割， 得到想要 的计算模型。 6.根据权利要求1所述的一种岩质边坡渐进式破坏的建模方法， 其特征在于： UDEC软件 中的block delete range id 1； 通过delete命令删除多余 块体。 7.根据权利要求1所述的一种岩质边坡渐进式破坏的建模方法， 其特征在于： UDEC软件 中的block group'1'range  id 2； 对同类别块体进行分组， 为后续 参数赋值提供便利。 8.根据权利要求1所述的一种岩质边坡渐进式破坏的建模方法， 其特征在于： UDEC软件 中的用户根据以上参数的修改和设置， 建立目标模型； 在模型建立过程中， 将现场法向的 1.2m的云母片岩软弱夹层以结构面形式添加到计算模型中去， 反映软弱夹层在变形过程中 的影响。 9.根据权利要求1所述的一种岩质边坡渐进式破坏的建模方法， 其特征在于： 块体相关 参数包括开尔文剪切模量、 麦克斯韦剪切模量、 开尔文粘滞系 数、 麦克斯韦粘滞系 数、 摩擦 角、 粘聚力、 抗拉强度参数； 结构面参数包括法向刚度、 切向刚度、 粘聚力、 摩擦角、 抗拉强 度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115130281 A 3