專利名稱：確定v型沖溝高填路基穩(wěn)定系數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高填路基建設技術(shù)，尤其涉及一種確定V型沖溝高填路基穩(wěn)定系 數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
山區(qū)中常見的跨越?jīng)_溝的高等級公路，由于地形條件的限制和公路線形的制約， 常選用高填路基，隨之而來的路基穩(wěn)定性問題也變得十分突出。實際工程中，由于二維極限 平衡法有效且相對可靠，往往被工程界首先采用，但是沖溝地帶高填路基這種復雜幾何體 問題，在分析其穩(wěn)定性時不能簡單地看成平面應變問題，用二維極限平衡法分析沖溝地帶 高填路基穩(wěn)定性顯然過于簡化，表達不出沖溝高填路基的真實性，分析得出的安全系數(shù)也 會有偏差。目前，三維極限平衡法還不是很成熟，無法獨立用于沖溝地帶高填路基穩(wěn)定性的 分析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種確定V型沖溝高填路基穩(wěn)定系數(shù)的方法，該方法步驟為
1)采用二維極限平衡法之斯賓塞法或二維有限元強度折減法，計算某一V型沖溝高填 路基邊坡坡度 β個件下的溝心特
征斷面的二維穩(wěn)定安全系數(shù)F
2)采用三維有限元強度折減法，計算側(cè)岸約束下邊坡坡度應條件下的高填路基的三維 穩(wěn)定安全系數(shù)；
3)建立三維穩(wěn)定安全系數(shù)A1與二維穩(wěn)定安全系數(shù)巧的比值關(guān)于側(cè)岸坡度α年件下
的回歸模型先=,求得相應三維效應系數(shù)《Φ)的回歸方程；
4)查找三維效應系數(shù)圖，根據(jù)圖中對應的三維效應系數(shù)的表達式確定三維效應系數(shù)
5)根據(jù)式子式巧對側(cè)岸約束下邊坡坡度於年件下的高填路基穩(wěn)定安全系數(shù) 巧‘進行修正；
其中於力邊坡坡度；ff為側(cè)岸坡度。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是綜合考慮了高填路基這種復雜幾何體的平面應變和三 維應變，使安全系數(shù)更加精確，提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少了工程的圬工量。


圖1、三維有限元計算模型圖2、二維計算模型圖(圖1中的A-A剖視圖)；圖3、路基邊坡坡度變化的二維安全系數(shù)圖； 圖4、安全系數(shù)與邊坡坡度、岸坡坡度關(guān)系曲線圖5、三三維效應系病=30°)圖6、三三維效應系病=35°)圖7、三三維效應系病=40°)圖8、三三維效應系病=45°)圖9、三三維效應系病=50°)。
具體實施例方式本發(fā)明的方法步驟為
1)采用二維極限平衡法之斯賓塞法或二維有限元強度折減法，計算某一V型沖溝高填
路基邊坡坡度於條件下的溝心特征斷面的二維穩(wěn)定安全系數(shù)巧；
2)采用三維有限元強度折減法，計算側(cè)岸約束下邊坡坡度於條件下的高填路基的三維 穩(wěn)定安全系數(shù)C1 ；
3)建立三維穩(wěn)定安全系數(shù)巧丨與二維穩(wěn)定安全系數(shù)F的比值關(guān)于側(cè)岸坡度α條件下
的回歸模型么=,求得相應三維效應系數(shù)/( )的回歸方程；
4)查找三維效應系數(shù)圖，根據(jù)圖中對應的三維效應系數(shù)的表達式確定三維效應系數(shù)
/(CC)；
5)根據(jù)式子<=ZW-巧對側(cè)岸約束下邊坡坡度斿年件下的高填路基穩(wěn)定安全系數(shù) 這進行修正；
其中，於為邊坡坡度；CE為側(cè)岸坡度。實施例
如圖1所示，此模型選取溝底處一個路基斷面(即圖2所示A-A剖面)，其中溝底無坡 度；計算時，坡腳至左邊界距離Bl與坡頂至右邊界距離Β2的長度均取30m，路基邊坡坡 度為fi ,坡高Η2取30m，溝床底部為基巖，基巖厚度Hl取30m，沖溝長度B通過計算確定 Β = Β1+Β2^Η2/^β ；分別采用二維極限平衡法之斯賓塞法和二維有限元強度折減法對 此模型進行處理。圖3是分別用二維有限元強度折減法和二維極限平衡法之斯賓塞法計算出的高 填路基典型斷面的穩(wěn)定安全系數(shù)與坡度變化的關(guān)系曲線，從圖中可以看出兩者誤差很小， 表明二維有限元強度折減法的計算結(jié)果與斯賓塞法的結(jié)果沒有明顯差異。根據(jù)圖1所示，建立三維路基實體模型。在模型中，沖溝兩岸對稱，整個沖溝呈倒 梯形，溝底無坡度，溝底寬度B3=20m。沖溝岸坡坡度α取值隨實際情況變化。圖4即是在不同於情況下，高填路基的安全系數(shù)A7的計算結(jié)果。在同一邊坡坡度
盧情況下，建立對應的Fd/《關(guān)于#的回歸模型，回歸方程可以表示為H=M。由于巧是個常數(shù)，將巧移項得
權(quán)利要求
1. 一種確定V型沖溝高填路基穩(wěn)定系數(shù)的方法，其特征在于該方法步驟為1)采用二 維極限平衡法之斯賓塞法或二維有限元強度折減法，計算某一 V型沖溝高填路基邊坡坡度於條件下的溝心特征斷面的二維穩(wěn)定安全系數(shù)巧；2)采用三維有限元強度折減法，計算側(cè)岸約束下邊坡坡度辦頭件下的高填路基的三維 穩(wěn)定安全系數(shù)C1 ；3)建立三維穩(wěn)定安全系數(shù)J^1與二維穩(wěn)定安全系數(shù)F的比值關(guān)于側(cè)岸坡度α條件下的回歸模型先=M-民,求得相應三維效應系數(shù)/切}的回歸方程；4)查找三維效應系數(shù)圖，根據(jù)圖中對應的三維效應系數(shù)的表達式確定三維效應系數(shù)/W ；5)根據(jù)式子^=Λ功-巧對側(cè)岸約束下邊坡坡度於年件下的高填路基穩(wěn)定安全系數(shù) 式進行修正；其中，於為邊坡坡度；α為側(cè)岸坡度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種確定V型沖溝高填路基穩(wěn)定系數(shù)的方法，該方法步驟為1)采用二維極限平衡法之斯賓塞法或二維有限元強度折減法，計算某一V型沖溝高填路基邊坡坡度β條件下的溝心特征斷面的二維穩(wěn)定安全系數(shù)FS；2)采用三維有限元強度折減法，計算側(cè)岸約束下邊坡坡度β條件下的高填路基的三維穩(wěn)定安全系數(shù)；3)建立三維穩(wěn)定安全系數(shù)與二維穩(wěn)定安全系數(shù)的比值關(guān)于側(cè)岸坡度α條件下的回歸模型，求得相應三維效應系數(shù)的回歸方程；4)查找三維效應系數(shù)圖，根據(jù)圖中對應的三維效應系數(shù)的表達式確定三維效應系數(shù)；5)根據(jù)式子對側(cè)岸約束下邊坡坡度β條件下的高填路基穩(wěn)定安全系數(shù)進行修正；其中，β為邊坡坡度；α為側(cè)岸坡度。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是綜合考慮了高填路基這種復雜幾何體的平面應變和三維應變，使安全系數(shù)更加精確，提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少了工程的圬工量。
文檔編號G06F17/50GK102096750SQ20111006910
公開日2011年6月15日 申請日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者丁靜聲, 吳國雄 申請人:重慶交通大學