CN116822285A - 一种边坡失稳规模的估算方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种边坡失稳规模的估算方法、装置、设备及存储介质，方法包括：获取边坡的数字高程模型和点云数据；基于点云数据根据第一预设算法建立边坡的三维有限元模型；基于岩体力学参数对三维有限元模型进行参数赋值，并对参数赋值后的三维有限元模型进行稳定性数值模拟；根据稳定性数值模拟的结果获取三维有限元模型的塑性破坏区并定义为潜在崩塌源；基于数字高程模型提取边坡的剖面进行坡面参数反演；截取潜在崩塌源预设个数的断面，并基于崩塌运动模拟获取所有断面的最大影响范围；叠加所有最大影响范围得到边坡的失稳规模。本申请通过数值模拟估算边坡失稳规模，可以准确获取灾害体形态、边界等特征信息，提高了边坡失稳的分析准确性。

Description

一种边坡失稳规模的估算方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及地质灾害防治技术领域，尤其涉及一种边坡失稳规模的估算方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

在交通运输和基础设施建设中，需要对地质环境进行分析，具有河谷深切狭窄、谷坡陡峻等地质结构复杂的地质环境，其天然岸坡稳定性较差，需要对高陡岩质边坡进行改造。

边坡失稳的检测和分析通常通过运动学分析法、模型试验法以及数值模拟法。运动学分析法以赤道平极射投影图为基础进行分析，以确定边坡失稳的几何概率，该方法不能确定边坡失稳的力学概率，且该方法仅能识别简单的基本失稳模式，无法复合失稳模式；模型试验法可识别岩质边坡的基本及复合失稳模式，但需要制作基于该岩质边坡的物理模型，制作该物理模型需要专业设备及专业实验技术，导致该方法的实验成本较高，且制作出的物理模型仅能模拟简单的边坡失稳类型。

综上所述，上述方法对于真实情况下的边坡失稳的分析准确性均不高。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种边坡失稳规模的估算方法、装置、设备及存储介质，以解决现有技术中对于边坡失稳的分析方法准确性均不高的问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种边坡失稳规模的估算方法，所述估算方法包括：

通过第一预设策略获取边坡的数字高程模型和点云数据；

基于所述点云数据根据第一预设算法建立所述边坡的三维有限元模型；

基于岩体力学参数对所述三维有限元模型进行参数赋值，并对参数赋值后的三维有限元模型进行第一预设次数的稳定性数值模拟；

根据稳定性数值模拟的结果获取所述三维有限元模型的塑性破坏区并定义为潜在崩塌源；

基于所述数字高程模型提取所述边坡的剖面，根据第二预设算法进行坡面参数反演；

根据第二预设策略截取所述潜在崩塌源预设个数的断面，并基于崩塌运动模拟获取所有断面的最大影响范围；

叠加所有最大影响范围得到所述边坡的失稳规模。

作为本申请的进一步改进，通过第一预设策略获取边坡的数字高程模型和点云数据，包括：

通过遥感解译、现场工程地质调查、无人机航空摄影测量、三维激光扫描中的一种或多种组合获取所述边坡的位置、形态、地层岩性、岩体结构类型并整合为所述边坡的发育特征；

将所述发育特征转换为所述数字高程模型。

作为本申请的进一步改进，基于所述点云数据根据第一预设算法建立所述边坡的三维有限元模型，包括：

通过逆向工程软件和有限元前处理软件建立包括有所述边坡的岩层和主控结构面的所述三维有限元模型。

作为本申请的进一步改进，基于岩体力学参数对所述三维有限元模型进行参数赋值，并对参数赋值后的三维有限元模型进行第一预设次数的稳定性数值模拟，包括：

将所述三维有限元模型通过预设接口程序导入三维有限差分数值计算软件；

根据第三预设策略获取所述岩体力学参数，并基于所述岩体力学参数对所述三维有限元模型进行参数赋值；

基于所述三维有限差分数值计算软件对参数赋值后的三维有限元模型进行所述第一预设次数的稳定性数值模拟。

作为本申请的进一步改进，根据稳定性数值模拟的结果获取所述三维有限元模型的塑性破坏区并定义为潜在崩塌源，包括：

基于所述三维有限差分数值计算软件对参数赋值后的三维有限元模型进行所述第一预设次数的稳定性数值模拟，以获取所述边坡的岩体应力位移分布规律和所述塑性破坏区；

根据所述第一预设策略获取所述边坡的岩体完整性，并获取所述岩体完整性低于第一预设阈值的部分作为第一潜在崩塌因子；

根据所述第一预设策略获取所述边坡的内部应力，并获取所述内部应力高于第二预设阈值的部分作为第二潜在崩塌因子；

根据所述第一预设策略获取所述边坡的变形程度，并获取所述变形程度高于第三预设阈值的部分作为第三潜在崩塌因子；

将所述第一潜在崩塌因子、第二潜在崩塌因子、第三潜在崩塌因子整合为所述潜在崩塌源。

作为本申请的进一步改进，基于所述数字高程模型提取所述边坡的剖面，根据第二预设算法进行坡面参数反演，包括：

根据所述数字高程模型和所述三维有限元模型提取所述边坡的剖面轮廓；

获取所述剖面轮廓的块石尺寸分布特征并根据所述块石尺寸分布特征定义所述潜在崩塌源的块石模拟尺寸；

基于岩崩分析软件进行第二预设次数的崩塌模拟，以获取每个块石的滞留位置和崩落位置；

根据每个块石滞留位置调整所述坡面的模拟参数；

根据调整后的模拟参数进行预设迭代次数的崩塌模拟，直至所述滞留位置与所述崩落位置一致；

获取所述滞留位置与所述崩落位置一致的模拟参数并定义为所述坡面参数反演的参数反演值。

作为本申请的进一步改进，根据第二预设策略截取所述潜在崩塌源预设个数的断面，并基于崩塌运动模拟获取所有断面的最大影响范围，包括：

基于所述岩崩分析软件模拟所述边坡的潜在失稳块体从所述边坡的单一点或单一线上滚落的运动轨迹；

获取所述运动轨迹的块体滞留数量和块体运动参数；

根据所述块体滞留数量和所述块体运动参数基于所述岩崩分析软件获取所有断面的理论影响范围；

基于所述岩崩分析软件获取所述运动轨迹的块体崩解飞溅行程，并将所述崩解飞溅行程叠加至所述理论影响范围以形成所述最大影响范围。

为实现上述目的，本申请还提供了如下技术方案：

一种边坡失稳规模的估算装置，所述边坡失稳规模的估算装置应用于如上述的一种边坡失稳规模的估算方法，所述边坡失稳规模的估算装置包括：

模型和数据获取模块，用于通过第一预设策略获取边坡的数字高程模型和点云数据；

三维有限元模型建立模块，用于基于所述点云数据根据第一预设算法建立所述边坡的三维有限元模型；

稳定性数值模拟模块，用于基于岩体力学参数对所述三维有限元模型进行参数赋值，并对参数赋值后的三维有限元模型进行第一预设次数的稳定性数值模拟；

潜在崩塌源获取模块，用于根据稳定性数值模拟的结果获取所述三维有限元模型的塑性破坏区并定义为潜在崩塌源；

坡面参数反演模块，用于基于所述数字高程模型提取所述边坡的剖面，根据第二预设算法进行坡面参数反演；

最大影响范围模拟模块，用于根据第二预设策略截取所述潜在崩塌源预设个数的断面，并基于崩塌运动模拟获取所有断面的最大影响范围；

失稳规模获取模块，用于叠加所有最大影响范围得到所述边坡的失稳规模。

为实现上述目的，本申请还提供了如下技术方案：

一种电子设备，包括处理器、以及与所述处理器耦接的存储器，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令；所述处理器执行所述存储器存储的所述程序指令时实现如上述的一种边坡失稳规模的估算方法。

为实现上述目的，本申请还提供了如下技术方案：

一种存储介质，所述存储介质内存储有程序指令，所述程序指令被处理器执行时实现能够实现如上述的一种边坡失稳规模的估算方法。

本申请通过获取边坡的数字高程模型和点云数据并建立三维有限元模型，并基于岩体力学参数对三维有限元模型进行参数赋值，并对参数赋值后的三维有限元模型进行第一预设次数的稳定性数值模拟得到潜在崩塌源，对潜在崩塌源进行坡面参数反演以确定所有断面的最大影响范围，从而根据最大影响范围叠加得到边坡的失稳规模。本申请通过数值模拟分析边坡稳定性状态以估算边坡失稳规模可以准确获取灾害体形态、边界等特征信息，从而提高了边坡失稳的分析准确性。

附图说明

图1为本申请边坡失稳规模的估算方法一个实施例的流程步骤示意图；

图2为本申请边坡失稳规模的估算装置一个实施例的功能模块示意图；

图3为本申请电子设备一个实施例的结构示意图；

图4为本申请存储介质一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”“第二”“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

本申请一个实施例提供了一种边坡失稳规模的估算方法，该估算方法包括如下步骤：

步骤S1，通过第一预设策略获取边坡的数字高程模型和点云数据。

优选地，第一预设策略可设置为遥感解译、现场工程地质调查、无人机航空摄影测量、三维激光扫描等数字模型获取策略中的一种或多种组合。

步骤S2，基于点云数据根据第一预设算法建立边坡的三维有限元模型。

优选地，第一预设算法可设置为Geomagic逆向工程软件和Hypermesh建模软件。

步骤S3，基于岩体力学参数对三维有限元模型进行参数赋值，并对参数赋值后的三维有限元模型进行第一预设次数的稳定性数值模拟。

优选地，可将三维有限元模型通过接口程序导入FLAC3D软件，基于室内物理力学试验预先获取的岩体力学参数对模型进行参数赋值，开展高陡边坡稳定性数值模拟。

步骤S4，根据稳定性数值模拟的结果获取三维有限元模型的塑性破坏区并定义为潜在崩塌源。

步骤S5，基于数字高程模型提取边坡的剖面，根据第二预设算法进行坡面参数反演。

优选地，坡面参数反演可通过Rocfall岩崩分析软件实现，即第二预设算法。

步骤S6，根据第二预设策略截取潜在崩塌源预设个数的断面，并基于崩塌运动模拟获取所有断面的最大影响范围。

优选地，第二预设策略同样可通过Rocfall岩崩分析软件实现。

步骤S7，叠加所有最大影响范围得到边坡的失稳规模。

进一步地，步骤S1具体包括如下步骤：

步骤S11，通过遥感解译、现场工程地质调查、无人机航空摄影测量、三维激光扫描中的一种或多种组合获取边坡的位置、形态、地层岩性、岩体结构类型并整合为边坡的发育特征。

步骤S12，将发育特征转换为数字高程模型。

进一步地，步骤S2具体包括如下步骤：

步骤S21，通过逆向工程软件和有限元前处理软件建立包括有边坡的岩层和主控结构面的三维有限元模型。

进一步地，步骤S3具体包括如下步骤：

步骤S31，将三维有限元模型通过预设接口程序导入三维有限差分数值计算软件。

步骤S32，根据第三预设策略获取岩体力学参数，并基于岩体力学参数对三维有限元模型进行参数赋值。

步骤S33，基于三维有限差分数值计算软件对参数赋值后的三维有限元模型进行第一预设次数的稳定性数值模拟。

进一步地，步骤S4具体包括如下步骤：

步骤S41，基于三维有限差分数值计算软件对参数赋值后的三维有限元模型进行第一预设次数的稳定性数值模拟，以获取边坡的岩体应力位移分布规律和塑性破坏区。

步骤S42，根据第一预设策略获取边坡的岩体完整性，并获取岩体完整性低于第一预设阈值的部分作为第一潜在崩塌因子。

步骤S43，根据第一预设策略获取边坡的内部应力，并获取内部应力高于第二预设阈值的部分作为第二潜在崩塌因子。

步骤S44，根据第一预设策略获取边坡的变形程度，并获取变形程度高于第三预设阈值的部分作为第三潜在崩塌因子。

步骤S45，将第一潜在崩塌因子、第二潜在崩塌因子、第三潜在崩塌因子整合为潜在崩塌源。

进一步地，步骤S5具体包括如下步骤：

步骤S51，根据数字高程模型和三维有限元模型提取边坡的剖面轮廓。

步骤S52，获取剖面轮廓的块石尺寸分布特征并根据块石尺寸分布特征定义潜在崩塌源的块石模拟尺寸。

步骤S53，基于岩崩分析软件进行第二预设次数的崩塌模拟，以获取每个块石的滞留位置和崩落位置。

步骤S54，根据每个块石滞留位置调整坡面的模拟参数。

步骤S55，根据调整后的模拟参数进行预设迭代次数的崩塌模拟，直至滞留位置与崩落位置一致。

步骤S56，获取滞留位置与崩落位置一致的模拟参数并定义为坡面参数反演的参数反演值。

进一步地，步骤S6具体包括如下步骤：

步骤S61，基于岩崩分析软件模拟边坡的潜在失稳块体从边坡的单一点或单一线上滚落的运动轨迹。

步骤S62，获取运动轨迹的块体滞留数量和块体运动参数。

步骤S63，根据块体滞留数量和块体运动参数基于岩崩分析软件获取所有断面的理论影响范围。

步骤S64，基于岩崩分析软件获取运动轨迹的块体崩解飞溅行程，并将崩解飞溅行程叠加至理论影响范围以形成最大影响范围。

举例说明：

本实施例选取经度：120.61332、纬度：28.69086所在的边坡进行说明。结合本实施例的方法步骤进行举例说明：

步骤S10，结合遥感解译、现场工程地质调查、无人机摄影测量和三维激光扫描等技术获取该边坡的崩塌隐患点发育特征(位置、形态、地层岩性、岩体结构类型等)，获取该边坡的数字高程模型(DEM)和点云数据。该边坡崩塌隐患点所在边坡坡高227米，近直立，属于高陡边坡。受构造活动影响，边坡发育多条大型裂隙，与软弱层面交错切割导致岩体结构破碎。分析无人机影像资料，该崩塌隐患点主要发育有四处危岩体，体积最大约20470m2，其下部被侵蚀出现凹槽产生临空面，易发生崩塌灾害。

步骤S20，将无人机摄影测量和三维激光扫描获取的边坡点云数据导入Geomagic软件，经过编辑优化由点云模型生成多边形网格，并由多边形网格生成NURBUS曲面模型，导入Hypermesh软件，生成三维实体模型；根据现场测量的主要岩层和节理裂隙的产状，对三维实体模型进行切割，将实体模型划分成四面体有限元网格，构建的该边坡崩塌隐患点所在高陡边坡的三维有限元模型。该三维有限元模型长×宽×高为445m×467×258m，三维有限元模型的上边界为地表，设定为自由边界；下边界设在离该边坡底面以下约45m处，将z方向固定、三维有限元模型四周边界为单向水平轴向固定。得到该三维有限元模型的网格单元数为638361个，节点数为123991个。

步骤S30，基于室内物理力学试验获取的岩体力学参数对模型进行参数赋值，开展高陡边坡稳定性数值模拟；数值计算结果表明，该边坡上部危岩体发育的软弱层，由于受到挤压作用向临空面方向产生拉伸变形，造成最大主应力(拉应力)和最小主应力(拉应力)的集中。同时软弱层塑性破坏较为集中，且与现场调查情况较为吻合。因此，可将该边坡上部区域确定为崩塌掉块的潜在区域，并计算潜在崩塌源的总体积以及估算高陡边坡失稳规模。

步骤S40，利用数字高程模型(DEM)和三维有限元模型提取崩塌落石运动剖面，采用Rocfall模拟软件进行坡面恢复系数的反演，为崩塌运动参数和影响范围的确定提供参数依据；以历史崩塌事件作为参考，优选三类滚落块石及其对应物源区进行滚石运动路径的反演，三类块石的平均体积分别为3.6m2、4.5m2、1m2，与边坡的物源区水平距离分别为28m、268m、300m；根据崩塌运动路径上的坡面条件，将反演剖面分为光滑岩面和植被岩面。由于物源位置确定，变异系数为0，调整参数(切向恢复系数Rn、法向恢复系数Rt)，使得块石滚落到当前位置；此处光滑岩面摩擦角取30°、植被覆盖岩面摩擦角取20°，对于每个反演点进行多次迭代反演，每个点获取恢复系数5组。对反演结果取平均值，获得光滑岩面的Rn和Rt分别为0.58和0.93；植被岩面的Rn和Rt分别为0.30和0.73，将两组数据将应用于后续的Rocfall落石运动模拟的过程中。

步骤S50，将步骤30划定的上方区域设置为崩塌源，基于步骤S40的参数反演结果，设置坡面计算参数，对该边坡崩塌隐患点进行崩塌运动的二维数值模拟。为了确定潜在崩塌源的影响范围，在潜在掉块区域范围内，取3个断面分别为断面1、断面2、断面3，利用现场调查的历史崩塌块体数据，在断面的各个位置进行大量崩塌运动模拟试验，以划定崩塌的影响范围。根据模拟的到达运动剖面上不同位置处停止运动的危岩块体数量，绘制滞留块石百分比累积曲线和崩塌到达概率曲线。

步骤S60，从数值计算结果可以得到，断面1块石崩塌的最远距离达到28m，断面2的块石崩塌的最远距离达到了42m，断面3的块石崩塌的最远距离达到了39m。为划定块石影响范围，考虑到块石掉落后可能崩解破碎，将断面块石崩塌的最远距离加上5m的安全距离定义为该断面的崩塌影响范围，将各个断面的影响范围用直线连接，圈定该边坡所在边坡失稳的影响范围平面图，即为失稳规模。

本实施例通过获取边坡的数字高程模型和点云数据并建立三维有限元模型，并基于岩体力学参数对三维有限元模型进行参数赋值，并对参数赋值后的三维有限元模型进行第一预设次数的稳定性数值模拟得到潜在崩塌源，对潜在崩塌源进行坡面参数反演以确定所有断面的最大影响范围，从而根据最大影响范围叠加得到边坡的失稳规模。本申请通过数值模拟分析边坡稳定性状态以估算边坡失稳规模可以准确获取灾害体形态、边界等特征信息，从而提高了边坡失稳的分析准确性。

如图2所示，本实施例提供了边坡失稳规模的估算装置的一个实施例，该边坡失稳规模的估算装置应用于如上述实施例中的一种边坡失稳规模的估算方法，该边坡失稳规模的估算装置包括模型和数据获取模块1、三维有限元模型建立模块2、稳定性数值模拟模块3、潜在崩塌源获取模块4、坡面参数反演模块5、最大影响范围模拟模块6、失稳规模获取模块7。

其中，模型和数据获取模块1用于通过第一预设策略获取边坡的数字高程模型和点云数据；三维有限元模型建立模块2用于基于点云数据根据第一预设算法建立边坡的三维有限元模型；稳定性数值模拟模块3用于基于岩体力学参数对三维有限元模型进行参数赋值，并对参数赋值后的三维有限元模型进行第一预设次数的稳定性数值模拟；潜在崩塌源获取模块4用于根据稳定性数值模拟的结果获取三维有限元模型的塑性破坏区并定义为潜在崩塌源；坡面参数反演模块5用于基于数字高程模型提取边坡的剖面，根据第二预设算法进行坡面参数反演；最大影响范围模拟模块6用于根据第二预设策略截取潜在崩塌源预设个数的断面，并基于崩塌运动模拟获取所有断面的最大影响范围；失稳规模获取模块7用于叠加所有最大影响范围得到边坡的失稳规模。

进一步地，模型和数据获取模块具体包括第一模型和数据获取子模块和第二模型和数据获取子模块。

其中，第一模型和数据获取子模块用于通过遥感解译、现场工程地质调查、无人机航空摄影测量、三维激光扫描中的一种或多种组合获取边坡的位置、形态、地层岩性、岩体结构类型并整合为边坡的发育特征；第二模型和数据获取子模块用于将发育特征转换为数字高程模型。

进一步地，三维有限元模型建立模块还用于通过逆向工程软件和有限元前处理软件建立包括有边坡的岩层和主控结构面的三维有限元模型。

进一步地，稳定性数值模拟模块具体包括第一稳定性数值模拟子模块、第二稳定性数值模拟子模块、第三稳定性数值模拟子模块。

其中，第一稳定性数值模拟子模块用于将三维有限元模型通过预设接口程序导入三维有限差分数值计算软件；第二稳定性数值模拟子模块用于根据第三预设策略获取岩体力学参数，并基于岩体力学参数对三维有限元模型进行参数赋值；第三稳定性数值模拟子模块用于基于三维有限差分数值计算软件对参数赋值后的三维有限元模型进行第一预设次数的稳定性数值模拟。

进一步地，潜在崩塌源获取模块具体包括第一潜在崩塌源获取子模块、第二潜在崩塌源获取子模块、第三潜在崩塌源获取子模块、第四潜在崩塌源获取子模块、第五潜在崩塌源获取子模块。

其中，第一潜在崩塌源获取子模块用于基于三维有限差分数值计算软件对参数赋值后的三维有限元模型进行第一预设次数的稳定性数值模拟，以获取边坡的岩体应力位移分布规律和塑性破坏区；第二潜在崩塌源获取子模块用于根据第一预设策略获取边坡的岩体完整性，并获取岩体完整性低于第一预设阈值的部分作为第一潜在崩塌因子；第三潜在崩塌源获取子模块用于根据第一预设策略获取边坡的内部应力，并获取内部应力高于第二预设阈值的部分作为第二潜在崩塌因子；第四潜在崩塌源获取子模块用于根据第一预设策略获取边坡的变形程度，并获取变形程度高于第三预设阈值的部分作为第三潜在崩塌因子；第五潜在崩塌源获取子模块用于将第一潜在崩塌因子、第二潜在崩塌因子、第三潜在崩塌因子整合为潜在崩塌源。

进一步地，坡面参数反演模块具体包括第一坡面参数反演子模块、第二坡面参数反演子模块、第三坡面参数反演子模块、第四坡面参数反演子模块、第五坡面参数反演子模块、第六坡面参数反演子模块。

其中，第一坡面参数反演子模块用于根据数字高程模型和三维有限元模型提取边坡的剖面轮廓；第二坡面参数反演子模块用于获取剖面轮廓的块石尺寸分布特征并根据块石尺寸分布特征定义潜在崩塌源的块石模拟尺寸；第三坡面参数反演子模块用于基于岩崩分析软件进行第二预设次数的崩塌模拟，以获取每个块石的滞留位置和崩落位置；第四坡面参数反演子模块用于根据每个块石滞留位置调整坡面的模拟参数；第五坡面参数反演子模块用于根据调整后的模拟参数进行预设迭代次数的崩塌模拟，直至滞留位置与崩落位置一致；第六坡面参数反演子模块用于获取滞留位置与崩落位置一致的模拟参数并定义为坡面参数反演的参数反演值。

进一步地，最大影响范围模拟模块具体包括第一最大影响范围模拟子模块、第二最大影响范围模拟子模块、第三最大影响范围模拟子模块、第四最大影响范围模拟子模块。

其中，第一最大影响范围模拟子模块用于基于岩崩分析软件模拟边坡的潜在失稳块体从边坡的单一点或单一线上滚落的运动轨迹；第二最大影响范围模拟子模块用于获取运动轨迹的块体滞留数量和块体运动参数；第三最大影响范围模拟子模块用于根据块体滞留数量和块体运动参数基于岩崩分析软件获取所有断面的理论影响范围；第四最大影响范围模拟子模块用于基于岩崩分析软件获取运动轨迹的块体崩解飞溅行程，并将崩解飞溅行程叠加至理论影响范围以形成最大影响范围。

优选地，本装置实施例的拓展部分参见上述方法实施例即可，本实施例不再赘述。

本实施例通过获取边坡的数字高程模型和点云数据并建立三维有限元模型，并基于岩体力学参数对三维有限元模型进行参数赋值，并对参数赋值后的三维有限元模型进行第一预设次数的稳定性数值模拟得到潜在崩塌源，对潜在崩塌源进行坡面参数反演以确定所有断面的最大影响范围，从而根据最大影响范围叠加得到边坡的失稳规模。本申请通过数值模拟分析边坡稳定性状态以估算边坡失稳规模可以准确获取灾害体形态、边界等特征信息，从而提高了边坡失稳的分析准确性。

图3是本申请一实施例的电子设备的结构示意图。如图3所示，该电子设备8包括处理器81及和处理器81耦接的存储器82。

存储器82存储有用于实现上述任一实施例的一种油浸式变压器的故障检测方法的程序指令。

处理器81用于执行存储器82存储的程序指令以进行油浸式变压器的故障检测。

其中，处理器81还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。处理器81可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器81还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

进一步地，图4为本申请一实施例的存储介质的结构示意图，参见图4，本申请实施例的存储介质9存储有能够实现上述所有方法的程序指令91，其中，该程序指令91可以以软件产品的形式存储在上述存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，或者是计算机、服务器、手机、平板等终端设备。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种边坡失稳规模的估算方法，其特征在于，所述估算方法包括：

通过第一预设策略获取边坡的数字高程模型和点云数据；

基于所述点云数据根据第一预设算法建立所述边坡的三维有限元模型；

基于岩体力学参数对所述三维有限元模型进行参数赋值，并对参数赋值后的三维有限元模型进行第一预设次数的稳定性数值模拟；

根据稳定性数值模拟的结果获取所述三维有限元模型的塑性破坏区并定义为潜在崩塌源；

基于所述数字高程模型提取所述边坡的剖面，根据第二预设算法进行坡面参数反演；

根据第二预设策略截取所述潜在崩塌源预设个数的断面，并基于崩塌运动模拟获取所有断面的最大影响范围；

叠加所有最大影响范围得到所述边坡的失稳规模。

2.根据权利要求1所述的估算方法，其特征在于，通过第一预设策略获取边坡的数字高程模型和点云数据，包括：

通过遥感解译、现场工程地质调查、无人机航空摄影测量、三维激光扫描中的一种或多种组合获取所述边坡的位置、形态、地层岩性、岩体结构类型并整合为所述边坡的发育特征；

将所述发育特征转换为所述数字高程模型。

3.根据权利要求1所述的估算方法，其特征在于，基于所述点云数据根据第一预设算法建立所述边坡的三维有限元模型，包括：

通过逆向工程软件和有限元前处理软件建立包括有所述边坡的岩层和主控结构面的所述三维有限元模型。

4.根据权利要求1所述的估算方法，其特征在于，基于岩体力学参数对所述三维有限元模型进行参数赋值，并对参数赋值后的三维有限元模型进行第一预设次数的稳定性数值模拟，包括：

将所述三维有限元模型通过预设接口程序导入三维有限差分数值计算软件；

根据第三预设策略获取所述岩体力学参数，并基于所述岩体力学参数对所述三维有限元模型进行参数赋值；

基于所述三维有限差分数值计算软件对参数赋值后的三维有限元模型进行所述第一预设次数的稳定性数值模拟。

5.根据权利要求1所述的估算方法，其特征在于，根据稳定性数值模拟的结果获取所述三维有限元模型的塑性破坏区并定义为潜在崩塌源，包括：

基于所述三维有限差分数值计算软件对参数赋值后的三维有限元模型进行所述第一预设次数的稳定性数值模拟，以获取所述边坡的岩体应力位移分布规律和所述塑性破坏区；

根据所述第一预设策略获取所述边坡的岩体完整性，并获取所述岩体完整性低于第一预设阈值的部分作为第一潜在崩塌因子；

根据所述第一预设策略获取所述边坡的内部应力，并获取所述内部应力高于第二预设阈值的部分作为第二潜在崩塌因子；

根据所述第一预设策略获取所述边坡的变形程度，并获取所述变形程度高于第三预设阈值的部分作为第三潜在崩塌因子；

将所述第一潜在崩塌因子、第二潜在崩塌因子、第三潜在崩塌因子整合为所述潜在崩塌源。

6.根据权利要求1所述的估算方法，其特征在于，基于所述数字高程模型提取所述边坡的剖面，根据第二预设算法进行坡面参数反演，包括：

根据所述数字高程模型和所述三维有限元模型提取所述边坡的剖面轮廓；

获取所述剖面轮廓的块石尺寸分布特征并根据所述块石尺寸分布特征定义所述潜在崩塌源的块石模拟尺寸；

基于岩崩分析软件进行第二预设次数的崩塌模拟，以获取每个块石的滞留位置和崩落位置；

根据每个块石滞留位置调整所述坡面的模拟参数；

根据调整后的模拟参数进行预设迭代次数的崩塌模拟，直至所述滞留位置与所述崩落位置一致；

获取所述滞留位置与所述崩落位置一致的模拟参数并定义为所述坡面参数反演的参数反演值。

7.根据权利要求6所述的估算方法，其特征在于，根据第二预设策略截取所述潜在崩塌源预设个数的断面，并基于崩塌运动模拟获取所有断面的最大影响范围，包括：

基于所述岩崩分析软件模拟所述边坡的潜在失稳块体从所述边坡的单一点或单一线上滚落的运动轨迹；

获取所述运动轨迹的块体滞留数量和块体运动参数；

根据所述块体滞留数量和所述块体运动参数基于所述岩崩分析软件获取所有断面的理论影响范围；

基于所述岩崩分析软件获取所述运动轨迹的块体崩解飞溅行程，并将所述崩解飞溅行程叠加至所述理论影响范围以形成所述最大影响范围。

8.一种边坡失稳规模的估算装置，所述边坡失稳规模的估算装置应用于如权利要求1至7之一所述的一种边坡失稳规模的估算方法，其特征在于，所述边坡失稳规模的估算装置包括：

模型和数据获取模块，用于通过第一预设策略获取边坡的数字高程模型和点云数据；

三维有限元模型建立模块，用于基于所述点云数据根据第一预设算法建立所述边坡的三维有限元模型；

稳定性数值模拟模块，用于基于岩体力学参数对所述三维有限元模型进行参数赋值，并对参数赋值后的三维有限元模型进行第一预设次数的稳定性数值模拟；

潜在崩塌源获取模块，用于根据稳定性数值模拟的结果获取所述三维有限元模型的塑性破坏区并定义为潜在崩塌源；

坡面参数反演模块，用于基于所述数字高程模型提取所述边坡的剖面，根据第二预设算法进行坡面参数反演；

最大影响范围模拟模块，用于根据第二预设策略截取所述潜在崩塌源预设个数的断面，并基于崩塌运动模拟获取所有断面的最大影响范围；

失稳规模获取模块，用于叠加所有最大影响范围得到所述边坡的失稳规模。

9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、以及与所述处理器耦接的存储器，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令；所述处理器执行所述存储器存储的所述程序指令时实现如权利要求1至7中任一项所述的一种边坡失稳规模的估算方法。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质内存储有程序指令，所述程序指令被处理器执行时实现能够实现如权利要求1至7中任一项所述的一种边坡失稳规模的估算方法。