(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 202210941060.8 (22)申请日 2022.08.04 (71)申请人 中交四航工程研究院有限公司 地址 510000 广东省广州市海珠区前进路 157号 申请人 广州港湾工程质量检测有限公司 (72)发明人 王婧　谢尧　胡君龙　王德咏　 刘志军　 (74)专利代理 机构 广州君咨知识产权代理有限 公司 44437 专利代理师 谭启斌 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) E01C 1/00(2006.01)E01C 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种高路堤边坡分区设计方法及服 务器 (57)摘要 本发明公开了一种高路堤边坡分区设计方 法及服务器， 该方法包括以下步骤： S1： 建立高填 方路堤的有限元模型， 设置坐标系； S2： 按间隔设 置监测断面， 提取监测断面的沉降高程； S3： 设置 观察曲线上水平段的终点为理论 分区界线， 按理 论分区界线进行分区； S4： 对沉降控制区 Ⅰ坡按照 公路路基设计规范进行设计； S5： 对强度控制区 Ⅱ， 计算边坡整体稳定性， 得到稳定性系数以及 设计坡面线； S6： 将设计坡面线作为分区节地设 计坡面线。 在本发明中， 通过将沉降控制区从整 个边坡缩减到沉降控制区 Ⅰ， 既保证了路面沉降 控制不受影响， 又能节省施工压实成本、 缩短路 基填筑施工期； 同时对高路堤 边坡的下部强度控 制区Ⅱ进行节地设计， 能节省高路堤 边坡的建设 用地。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 115391880 A 2022.11.25 CN 115391880 A 1.一种高路堤边坡分区设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 建立高填方路堤的有限元模型， 并且设置直角坐标系， 横坐标为距离路堤中心线的 距离， 纵坐标为 填筑高程； S2： 按照预设间隔设置若干监测断面， 提取每 个监测断面上的最大沉降的高程； S3： 以距路堤中心线的距离为横坐标， 各监测断面上最大沉降位置的高程为纵坐标， 形 成观察曲线， 设置观察 曲线上边坡位置水平段的终点位置作为理论分区界线， 从理论分区 界线右侧 最靠近的一级边坡坡顶位置开始分区设计， 将该位置设为实际分区设计起点， 其 左侧设置为 沉降控制区 Ⅰ， 右侧设置为强度控制区 Ⅱ； S4： 对沉降控制区 Ⅰ内的路堤边坡按照公路 路基设计规范进行设计； S5： 对强度控制区 Ⅱ， 自上而下进行逐级收窄验算， 按照原始坡面线计算边坡整体稳定 性， 得到稳定性系数以及设计坡面线； S6： 将设计坡面线作为分区节地设计坡面线。 2.如权利要求1所述的高路堤边坡分区设计方法， 其特征在于： 所述高填方路堤的有限 元模型为半幅路堤模型。 3.如权利要求2所述的高路堤边坡分区设计方法， 其特征在于， 所述S1具体由以下步骤 实现： S11： 对半幅路堤模型进行分层填筑施工模拟， 计算施工期路堤的沉降分布 S12： 以半幅路堤模型中心线为坐标原点， 建立直角坐标系， 横坐标为距离路堤中心线 的距离， 纵坐标为 填筑高程。 4.如权利要求1所述的高路堤边坡分区设计方法， 其特征在于， 所述S2具体由以下步骤 实现： 按照路堤中心线至坡脚距离的10％间隔设置若干监测断面， 提取每个监测断面上的最 大沉降的高程。 5.如权利要求1所述的高路堤边坡分区设计方法， 其特征在于， 所述S5具体由以下步骤 实现： S51： 结合强度控制区 Ⅱ的原始坡面线采用简化Bishop法计算边坡整体稳定性， 得到原 始稳定性系数 Fs0； S52： 判断原 始稳定性系数 Fs0是否大于临界值， 若否， 则结束程序， 若是， 则执 行S53； S53： 自上而下进行逐级收窄验算， 将第N级边坡坡率放陡一级， 保持其他的边坡坡率不 变， 采用简化Bishop法计算 边坡整体稳定性， 得到第N稳定性系数 Fsn及第N坡面线； S54： 判断第N稳定性系数Fsn是否大于临界值， 若否， 则采用原始坡面线作为设计坡面 线， 若是， 则将第N坡面线作为暂定设计坡面线， 并执 行S55； S55： 在暂定坡面线的基础上， 将第N+1级边坡坡率放陡一级， 保持其他的边坡坡率不 变， 采用简化Bishop法计算 边坡整体稳定性， 得到第N+1稳定性系数 Fsn+1及第N+1坡面线； S56： 判断第N+1稳定性系数Fsn+1是否大于临界值， 若否， 则采用暂定计坡面线作为设计 坡面线， 若是， 则将第N+1坡面线作为暂定坡面线， 并执 行S57； S57： 判断第N+1级边坡是否为自上而下中的最后一级边坡， 若否， 则对N进行累计+1操 作， 并执行S55， 若是， 则重新执 行S53。 6.如权利 要求5所述的高路堤边坡分区设计方法， 其特征在于， 采用简化Bishop法计算权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115391880 A 2边坡整体稳定性具体由以下步骤实现： 将与坡脚水平 距离为4.5H且与坡顶 垂直距离为2H的位置设为M1， 其中H为坡高； 设置坡顶为A点、 坡脚为B1点， 连接A点和B1点， 获得线A  B1和线A B1与水平方向的夹角 θ； 通过A点和B1点分别做射线交于M2点， 获得线B1 M2和线A B1的夹角β1， 以及线AM2与水平 方向夹角 β2， 并通过查表或线性插值方法获得夹角 β1和β2的值； 在线M1 M2的延长线上按第一预设距离设置若干个Qn点， 设置Qn点为第一潜在滑动面圆 心、 QnB1作为第一圆弧滑动 面半径， 以确定第 一潜在滑动 面， 并设置第 一潜在滑动 面上方的 土体构成第一潜在滑动带， 将其沿竖向划分若干个第一土条； 通过公式 分别计算若干个Qn点为潜在滑动面圆心的 稳定性系数， 以获取稳定性系数最小的圆心， 并在稳定性系数最小的圆心 处作关于线M1 M2 的垂线， 在关于线M1 M2的垂线上按第二预设距离设置若干个Qni点作为第二潜在滑动面圆 心、 QniB1作为第二圆弧滑动面半径， 以确定第二潜在滑动面， 并设置第二潜在滑动面上方的 土体 构成 第二 潜 在滑 动带 ， 将其沿 竖向 划分 若干个 第二 土条 ， 再 通过公式 获取若干个Qni点对应的稳定性系数， 取最小的稳定性系 数作为边坡的稳定性系数， 其中 式中FS为稳定性系数， ci和 为第i个土条滑弧所在土层的黏聚力(kPa)和内摩擦角( °)， 由室内土工试验确定， bi为第 i个土条宽度(m)， αi为第i个土条底滑面的倾角( °)， Wi和Qi分别为第i个土条的重力和垂直 方向外力(k N)， mα i为系数。 7.一种高路堤边坡分区设计服 务器， 其特 征在于： 包括储 存器和处 理器； 储存器， 用于储 存程序指令； 处理器， 用于运行所述程序指令， 以执行如权利要求1 ‑6任意一项所述的高路堤边坡分 区设计方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115391880 A 3