本发明涉及危岩崩塌预警技术领域,为解决如何根据冻胀力的实时变化进行危岩崩塌预警的技术问题,公开了一种计及裂隙内冻胀力作用的危岩崩塌实时预警方法与系统,实时获取岩体的裂隙内两个位置处冰的温度;裂隙尖端处的冻胀力作用则由裂隙尖端处的均布冻胀应力P以及从裂隙开口端至裂隙尖端由温度差引起的线性分布冻胀应力差ΔP
1.一种计及裂隙内冻胀力作用的危岩崩塌实时预警方法,其特征在于,包括以下步骤:实时获取岩体的裂隙内两个位置处冰的温度,所述两个位置沿裂隙长度方向距离为b,b>0;根据以采集到的温度数据所推导的结冰过程的热传递特性计算公式,计算裂隙尖端处冰的实时温度T;将整个裂隙内的冻胀应力分解为均布冻胀应力和线性分布冻胀应力,其中,裂隙内各位置处的均布冻胀应力均相等并等于裂隙尖端处的均布冻胀应力P,裂隙内各位置处的线性分布冻胀应力随着热传递过程的温差而变化;裂隙尖端处的冻胀力作用则由裂隙尖端处的均布冻胀应力P以及从裂隙开口端至裂隙尖端由温度差引起的线性分布冻胀应力差ΔPT产生;根据裂隙尖端处的均布冻胀应力P计算第一应力强度因子K′I;根据裂隙尖端处的线性分布冻胀应力差ΔPT计算第二应力强度因子K″I;根据第一应力强度因子K′I与第二应力强度因子K″I组合得到裂隙尖端处的I型应力强度因子KI;根据I型应力强度因子KI计算裂隙尖端处在弹性阶段产生的张开位移δe,再结合裂纹尖端处在塑性阶段产生的张开位移δP,得到在当前温度下的裂隙尖端张开位移总量δ;比较裂隙尖端张开位移总量δ与裂隙尖端张开位移临界值δcr,当δ≥δcr时,表示危岩在冻胀力作用下存在发生断裂而崩塌的风险,此时发出警报。
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