[发明专利]一种基于边坡稳定性的山区公路线位优化方法

说明书

一种基于边坡稳定性的山区公路线位优化方法，本发明涉及基于边坡稳定性的山区公路线位优化方法。本发明目的是为了解决目前山区公路优化方法并未充分考虑边坡路段对山区公路线位优化的影响，致使山区公路边坡路段的滑坡风险高，使用寿命低，维修频率高，易发生交通事故，且缺少一种综合化的山区公路线位优化方法的问题。过程为：1：确定边坡和山区公路横断面几何参数；2：得到网格化的模型；3：确定边坡的物理力学参数；4：对网格化的模型进行弹性计算；5：计算模型的动能与弹性剪切应变能；6：计算动剪比；7：重复1至6，直至取遍公路横断面嵌入边坡深度的所有数值；8：确定合理的嵌入深度。本发明用于山区公路设计领域。

技术领域

本发明属于山区公路设计领域，具体涉及基于边坡稳定性的山区公路线位优化方法。

背景技术

在山区公路设计选线阶段就应当充分考虑如滑坡等地质灾害的影响，尤其为了解决山区复杂艰险地区的道路线路安全问题，需对山区公路通过边坡路段的线位优化开展研究。

目前山区公路通过边坡路段的线位优化方法研究不多，现有研究又主要集中在公路线形优化或山区公路边坡治理等方面，并未充分考虑边坡路段对山区公路线位优化的影响，所以开展基于边坡稳定性的山区公路线位优化方法的研究有较好的理论意义与工程价值。

发明内容

本发明目的是为了解决目前山区公路优化方法主要集中在公路线形优化或山区公路边坡治理等方面，并未充分考虑边坡路段对山区公路线位优化的影响，致使山区公路边坡路段的滑坡风险高，使用寿命低，维修频率高，易发生交通事故，且缺少一种综合化的山区公路线位优化方法的问题，从而提出一种基于边坡稳定性的山区公路线位优化方法。

一种基于边坡稳定性的山区公路线位优化方法具体过程为：

步骤1：确定边坡和山区公路横断面几何参数；

步骤2：基于步骤1中的几何参数，确定边坡与公路横断面的数值计算模型控制点坐标，建立三维计算模型，确定网格划分数量，得到网格化的模型；

步骤3：确定边坡的物理力学参数；

步骤4：基于步骤2和步骤3，将网格化的模型导入FLAC 3D软件，对网格化的模型赋值、设置边界条件并施加重力场进行弹性计算，得到地应力平衡后的三维数值计算模型；

步骤5：在FLAC 3D软件中采用强度折减法，对地应力平衡后的三维数值计算模型参数中的粘聚力和内摩擦角进行强度折减，同时设置收敛精度条件为1×10^-5，对每次折减计算收敛后的三维网格数值计算模型进行自动保存，直至数值计算不收敛为止，计算并提取最后一次折减计算收敛后三维网格数值计算模型的动能与弹性剪切应变能；

步骤6：基于最后一次计算收敛后模型的动能与弹性剪切应变能数值，计算“动剪比”系数；

步骤7：改变公路横断面嵌入边坡深度的数值，重复步骤1至步骤6的过程，直至取遍公路横断面嵌入边坡深度的所有数值；

步骤8：对比分析不同公路横断面嵌入边坡深度的“动剪比”系数，以“动剪比”系数小于0.2为标准，确定合理的嵌入深度。

本发明的有益效果为：

本发明一种基于边坡稳定性的山区公路线位优化方法，首先，确定边坡和山区公路横断面几何参数；基于几何参数，确定边坡与公路横断面的数值计算模型中的控制点坐标，建立三维计算模型，确定网格划分数量，得到网格化的模型；基于“莫尔—库伦”准则，确定边坡的物理力学参数；