[發明專利]一種基于邊坡穩定性的山區公路線位優化方法

有效

• 申請號: 202210811745.0
• 申請日: 2022-07-11
• 公開（公告）號: CN115168953B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 孟祥海;魏鵬儒;張明揚;張瑜榮;阿格交力·沙丁;鄭敏
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06T17/20;G06Q10/0635;G06F119/02;G06F119/14;G06F111/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江聯合專利商標代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

一種基于邊坡穩定性的山區公路線位優化方法，本發明涉及基于邊坡穩定性的山區公路線位優化方法。本發明目的是為了解決目前山區公路優化方法并未充分考慮邊坡路段對山區公路線位優化的影響，致使山區公路邊坡路段的滑坡風險高，使用壽命低，維修頻率高，易發生交通事故，且缺少一種綜合化的山區公路線位優化方法的問題。過程為：1：確定邊坡和山區公路橫斷面幾何參數；2：得到網格化的模型；3：確定邊坡的物理力學參數；4：對網格化的模型進行彈性計算；5：計算模型的動能與彈性剪切應變能；6：計算動剪比；7：重復1至6，直至取遍公路橫斷面嵌入邊坡深度的所有數值；8：確定合理的嵌入深度。本發明用于山區公路設計領域。

技術領域

本發明屬于山區公路設計領域，具體涉及基于邊坡穩定性的山區公路線位優化方法。

背景技術

在山區公路設計選線階段就應當充分考慮如滑坡等地質災害的影響，尤其為了解決山區復雜艱險地區的道路線路安全問題，需對山區公路通過邊坡路段的線位優化開展研究。

目前山區公路通過邊坡路段的線位優化方法研究不多，現有研究又主要集中在公路線形優化或山區公路邊坡治理等方面，并未充分考慮邊坡路段對山區公路線位優化的影響，所以開展基于邊坡穩定性的山區公路線位優化方法的研究有較好的理論意義與工程價值。

發明內容

本發明目的是為了解決目前山區公路優化方法主要集中在公路線形優化或山區公路邊坡治理等方面，并未充分考慮邊坡路段對山區公路線位優化的影響，致使山區公路邊坡路段的滑坡風險高，使用壽命低，維修頻率高，易發生交通事故，且缺少一種綜合化的山區公路線位優化方法的問題，從而提出一種基于邊坡穩定性的山區公路線位優化方法。

一種基于邊坡穩定性的山區公路線位優化方法具體過程為：

步驟1：確定邊坡和山區公路橫斷面幾何參數；

步驟2：基于步驟1中的幾何參數，確定邊坡與公路橫斷面的數值計算模型控制點坐標，建立三維計算模型，確定網格劃分數量，得到網格化的模型；

步驟3：確定邊坡的物理力學參數；

步驟4：基于步驟2和步驟3，將網格化的模型導入FLAC?3D軟件，對網格化的模型賦值、設置邊界條件并施加重力場進行彈性計算，得到地應力平衡后的三維數值計算模型；

步驟5：在FLAC?3D軟件中采用強度折減法，對地應力平衡后的三維數值計算模型參數中的粘聚力和內摩擦角進行強度折減，同時設置收斂精度條件為1×10^-5，對每次折減計算收斂后的三維網格數值計算模型進行自動保存，直至數值計算不收斂為止，計算并提取最后一次折減計算收斂后三維網格數值計算模型的動能與彈性剪切應變能；

步驟6：基于最后一次計算收斂后模型的動能與彈性剪切應變能數值，計算“動剪比”系數；

步驟7：改變公路橫斷面嵌入邊坡深度的數值，重復步驟1至步驟6的過程，直至取遍公路橫斷面嵌入邊坡深度的所有數值；

步驟8：對比分析不同公路橫斷面嵌入邊坡深度的“動剪比”系數，以“動剪比”系數小于0.2為標準，確定合理的嵌入深度。

本發明的有益效果為：

本發明一種基于邊坡穩定性的山區公路線位優化方法，首先，確定邊坡和山區公路橫斷面幾何參數；基于幾何參數，確定邊坡與公路橫斷面的數值計算模型中的控制點坐標，建立三維計算模型，確定網格劃分數量，得到網格化的模型；基于“莫爾—庫倫”準則，確定邊坡的物理力學參數；