(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 202211073697.6 (22)申请日 2022.09.02 (71)申请人 中国路桥工程有限责任公司 地址 100010 北京市东城区安定门外大街 丙88号中路大厦 (72)发明人 于富家　吴亚光　王充　 (74)专利代理 机构 西安知诚思 迈知识产权代理 事务所(普通 合伙) 61237 专利代理师 麦春明 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种优选高速公路拓宽路堤台阶开挖尺寸 的方法 (57)摘要 本发明公开了一种优选高速公路拓宽路堤 台阶开挖尺寸的方法， 包括如下步骤： S1、 建立模 型， 其中路堤模型选取平面应变进行分析， 地基 模型选取孔隙流体应力进行分析， 本构模型选择 摩尔－库伦模型， 设定边界条件与计算假 设； S2、 确定材料参数与模型计算参数， 设定车辆荷载， 硬路肩上不添加荷载， 地基的网格属性采用四边 形结构， 路堤网格属性采用四边形自由结构， 设 定新老路堤填土参数以及行车荷载加载时间； S3、 模拟填筑过程， 分析不同坡比对工后路面沉 降的影响， 得出最优坡比； S4、 采用参数折减有限 元分析法进行边坡稳定性分析； S5、 综合选取最 佳台阶尺 寸； 能够确定拓宽 路堤的最佳台阶开挖 尺寸， 有效指导现场施工 。 权利要求书2页 说明书10页 附图4页 CN 115438409 A 2022.12.06 CN 115438409 A 1.一种优选高速公路拓 宽路堤台阶开挖尺寸的方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 建立模型， 其中路堤模型选取平面应变进行分析， 地基模型选取孔隙流体应力进行 分析， 本构模型选择摩尔－库伦 模型， 设定边界条件与计算 假设； S2、 确定材料参数与模型计算参数， 设定车辆荷载， 硬路肩上不添加荷载， 地基的网格 属性采用四边形结构， 路堤网格属 性采用四边形自由结构， 设定新老路堤填土参数以及行 车荷载加载时间； S3、 模拟填筑过程， 分析不同坡比对工后路面 沉降的影响， 得 出最优坡比； S4、 采用参数折减有限元分析法进行边坡稳定性分析； S5、 综合选取最佳台阶尺寸。 2.根据权利要求1所述的一种优选高速公路拓宽路堤台阶开挖尺寸的方法， 其特征在 于， 所述S1中土体沿路堤横断面均匀分布， 不考虑地基的横向不均匀性， 只分析路堤重力和 行车荷载引起的路堤沉降和水平位移变化情况。 3.根据权利要求1或2所述的一种优选高速公路拓宽路堤台阶开挖尺寸的方法， 其特征 在于， 所述S1中路堤模型左边界和右边界受水平方向约束， 地基底面受水平方向和纵向约 束， 地基顶面的孔隙压力为零； 外部荷载考虑路堤填土重力、 路面重力和车辆荷载； 在计算 过程中， 先将地基以上新老路堤包括路面移除， 对地基整体施加重力， 实现地应力平衡； 模 拟新老路堤现场施工过程中的填筑、 削坡以及开挖台阶， 每个分析步按照增量直接法计算， 所有分析步内采用线性斜坡， 直到路堤的整体填筑完成， 得到施工结束后新路堤整体和顶 面的沉降变形、 地基表面的竖向位移和新路堤坡脚处地基深度范围内的水平位移。 4.根据权利要求1所述的一种优选高速公路拓宽路堤台阶开挖尺寸的方法， 其特征在 于， 所述S2中， 材料参数根据室内固结试验、 直接剪切试验结果确定； 路堤上部采用四结点 双线性平面应变四边形单元分析平面应变， 路堤下部采用四结点平面应变四边形单元、 双 线性位移、 双线性 孔压分析孔隙流体压力。 5.根据权利要求1所述的一种优选高速公路拓宽路堤台阶开挖尺寸的方法， 其特征在 于， 所述S3中， 通过固定削坡厚度， 固定台阶宽度， 采用不同坡比的台阶尺寸， 模拟填筑过 程。 6.根据权利要求1所述的一种优选高速公路拓宽路堤台阶开挖尺寸的方法， 其特征在 于， 所述S4中， 采用参数折减有限元分析法分析边坡稳定性问题时， 采用摩尔－库伦本构模 型， 采用摩尔－库伦屈服 准则； 采用非关联流动法则， 应力偏张量设为0 。 7.根据权利要求1或6所述的一种优选高速公路拓宽路堤台阶开挖尺寸的方法， 其特征 在于， 所述S4中边坡稳定性分析 方法具体为： 土体的实际参数， 即粘聚力c'、 内摩擦角 的正切值均除以折减系数Ftrial， 得到一组折 减后的新的粘聚力c〞 、 新的内摩擦角 值， 计算如下式所示： 将折减后的参数带入进行折减分析， 直到边坡计算不收敛得出此时的稳定系数、 边坡权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115438409 A 2滑动面、 边坡应力。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115438409 A 3