1.一种边坡土体参数合理性的确定方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、收集某工程区水文地质与工程地质条件资料、地震资料和边坡设计资料;S2、根据步骤S1收集的资料确定该工程区中发生过破坏的区域,划分为多个区域,包括第一区域、第二区域、第三区域和第四区域,其中第一区域和第二区域为已破坏的区域,第三区域和第四区域为已破坏区域两端的未破坏区域,选定其中的第一区域、第二区域,确定安全系数,根据安全系数公式求解边坡土体参数上限值;S3、给定边坡土体参数初始值,将边坡土体参数上限值与初始值进行对比判断,对边坡土体参数初始值进行调整,采用边坡土体参数上限值和调整后的边坡土体参数初始值分别求解对应的安全系数,得到第一安全系数和第二安全系数,并将第一安全系数和第二安全系数进行对比判断,得到边坡土体参数中间值;S4、选定步骤S2中的第三区域、第四区域,采用步骤S3中边坡土体参数中间值,分别对第三区域、第四区域进行搜索,分别得到第三区域和第四区域的边坡土体最危险滑动面;S5、根据步骤S4获得的第三区域和第四区域的边坡土体最危险滑动面分别求解安全系数,得到第三安全系数和第四安全系数,如果求解出的第三安全系数和第四安全系数均大于等于1,则将边坡土体参数中间值判定为合理的边坡土体参数,结束流程,如果求解的第三安全系数或第四安全系数小于1,则求解边坡土体参数下限值,执行步骤S6;S6、根据边坡土体参数上限值和边坡土体参数下限值,对边坡土体参数中间值进行边坡土体参数的合理性判断;步骤S2中,确定边坡土体参数上限值的具体方法为:S201、选择第一区域、第二区域,绘制两份工程地质剖面图;S202、假设破坏前的边坡土体处于极限平衡状态,此时边坡土体的抗破坏能力达到最大,边坡土体参数包括粘聚力 和内摩擦角 ,此时边坡土体参数均为最高值,安全系数 ;S203、通过安全系数 求解边坡土体参数的上限值,包括粘聚力的上限值 和内摩擦角 的上限值;步骤S3中,判断初始值的合理性的具体方法为:S301、给定边坡土体参数初始值,包括粘聚力初始值 、内摩擦角初始值 ,将粘聚力初始值 、内摩擦角初始值 与粘聚力上限值 、内摩擦角 上限值进行对比,如果 或 ,则判定边坡土体参数初始值不合理,调整边坡土体参数初始值,直至满足 且 ;S302、利用调整后的边坡土体参数初始值,对第一区域、第二区域的边坡土体最危险滑动面分别进行搜索,获取第一区域的边坡土体最危险滑动面、第二区域的边坡土体最危险滑动面,根据边坡土体参数上限值,计算第一区域的边坡土体最危险滑动面对应的安全系数值、第二区域的边坡土体最危险滑动面对应的安全系数值,对比第一区域的边坡土体最危险滑动面对应的安全系数值、第二区域的边坡土体最危险滑动面对应的安全系数值,选定安全系数值较小的区域的边坡土体最危险滑动面;S303、获取步骤S302中选定的边坡土体最危险滑动面,并求解出在该边坡土体最危险滑动面,边坡土体参数上限值对应的第一安全系数 和调整后的边坡土体参数初始值对应的第二安全系数 ;S304、对比 和 ,如果 ,则判断调整后的边坡土体参数初始值为不合理,执行步骤S305;S305、重复步骤S301-S304,直至给定边坡土体参数初始值满足 且 且 ,得到边坡土体参数中间值,包括粘聚力中间值 、内摩擦角中间值 。
2.根据权利要求1所述的边坡土体参数合理性的确定方法,其特征在于,步骤S203中,通过安全系数计算公式建立方程组,求解边坡土体参数的上限值,建立的方程组为: , ,式中,1为安全系数 , 为第一区域破坏面上方土体重力; 为第二区域破坏面上方土体重力; 为地震作用引起的在第一区域破坏面上方土体产生的水平向作用力; 为地震作用引起的在第二区域破坏面上方土体产生的水平向作用力; 为第一区域边坡土体破坏面的倾角; 为第二区域边坡土体破坏面的倾角; 为第一区域边坡土体破坏面的长度; 为第二区域边坡土体破坏面的长度; 为边坡土体参数的粘聚力的上限值, 为边坡土体参数的内摩擦角的上限值。
3.根据权利要求1所述的边坡土体参数合理性的确定方法,其特征在于,步骤S303中,利用费伦纽斯方法对选定的边坡土体最危险滑动面进行搜索,搜索时边坡土体参数取边坡土体参数上限值和调整后的边坡土体参数初始值。
4.根据权利要求1所述的边坡土体参数合理性的确定方法,其特征在于,步骤S4中,确定边坡土体参数下限值的具体方法为:S401、从选择第三区域、第四区域,绘制两条工程地质剖面图;S402、获取步骤S305中的边坡土体参数中间值,包括粘聚力中间值 、内摩擦角中间值 ,对于绘制的两条工程地质剖面图,使用边坡土体参数中间值,分别对第三区域、第四区域的边坡土体最危险滑动面进行搜索,得到第三区域的边坡土体最危险滑动面和第四区域的边坡土体最危险滑动面。
5.根据权利要求4所述的边坡土体参数合理性的确定方法,其特征在于,步骤S402中,基于费伦纽斯方法分别对第三区域、第四区域的边坡土体最危险滑动面分别进行搜索,搜索时边坡土体参数取边坡土体参数中间值。
6.根据权利要求4所述的边坡土体参数合理性的确定方法,其特征在于,步骤S5具体包括:S501、求解出第三区域的边坡土体最危险滑动面的第三安全系数 和第四区域的边坡土体最危险滑动面的第四安全系数 ;S502、假设边坡土体处于极限平衡状态,安全系数为1,将 和 和1进行比较,如果 且 ,则确定边坡土体参数中间值为合理的,如果 或 ,则说明边坡土体参数中间值较小,此时将 和 的值均设为1,根据安全系数公式求解出边坡土体参数过渡值,包括粘聚力过渡值 、内摩擦角过渡值 ,此时该边坡土体参数过渡值就是该工程区边坡土体参数的下限值,将粘聚力过渡值记为粘聚力下限值 、将内摩擦角过渡值记为内摩擦角下限值 ,执行步骤S6。
7.根据权利要求6所述的边坡土体参数合理性的确定方法,其特征在于,步骤S6中,当 或 时,确定边坡土体参数为合理的具体方法为:S601、获取步骤S502中的边坡土体参数下限值,包括粘聚力下限值 、内摩擦角下限值 ,给定边坡土体参数终值,包括粘聚力终值 、内摩擦角终值 ,使得边坡土体参数终值均大于边坡土体参数下限值,小于边坡土体参数上限值, 且 ;S602、将边坡土体参数上限值、边坡土体参数下限值、边坡土体参数终值,分别利用费伦纽斯方法,对第三区域和第四区域的边坡土体最危险滑动面进行搜索,得到边坡土体最危险滑动面;S603、求解出在该边坡土体最危险滑动面,边坡土体参数终值对应的安全系数,判断安全系数是否大于1,如果否,重新给定边坡土体参数终值;S604、对比重新给定的边坡土体参数终值是否满足 且 ;S605、重复步骤S601-S604,直至边坡土体参数终值 、 满足 且 ,并且满足在边坡土体最危险滑动面,边坡土体参数终值对应的安全系数大于1。
8.一种使用如权利要求1-7任一项所述的边坡土体参数合理性的确定方法进行边坡土体参数合理性的确定的装置,其特征在于,包括数据收集单元、区域划分单元、初级判定单元、中级判定单元和高级判定单元;数据收集单元用于收集某工程区水文地质与工程地质条件资料、地震资料和边坡设计资料;区域划分单元用于将发生过破坏的区域,划分为多个区域,并计算边坡土体参数上限值;初级判定单元用于给定边坡土体参数初始值,并判定边坡土体参数初始值的合理性;中级判定单元用于计算边坡土体参数中间值,并判定中级边坡土体参数的合理性;高级判定单元用于计算边坡土体参数下限值,并确定该区域边坡土体参数终值。