(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 202111654944.7 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 北京市政路桥股份有限公司 地址 100000 北京市西城区南 礼士路17号 申请人 中国地质大 学 （北京） (72)发明人 翟相飞　贾苍琴　王丽群　赵利东　 王贵和　王晓跃　叶锦华　李鑫蒙　 张勇宏　黄齐武　 (74)专利代理 机构 北京专赢专利代理有限公司 11797 专利代理师 李道志 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) E02D 29/02(2006.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种路堑砌体挡墙的稳定性力学分析方法 (57)摘要 本发明适用于岩 土工程技术领域， 尤其涉及 一种路堑砌体挡墙的稳定性力学分析方法， 所述 方法包括： 构建路堑挡墙几何模型； 确定挡墙稳 定性问题区域， 对挡墙稳定性问题区域进行点阵 离散； 结合点阵离散后的路堑挡墙几何模型， 建 立基于离散点和点间连线的速度场变量体系； 推 导出挡土墙稳定性极限分析上限解的优化方程 表达式； 求解挡墙的安全系数， 获得临界破坏模 式或速度场， 并评价挡墙的稳定性。 本发明规避 了现有技术中人为假设及全域破坏模式搜寻瓶 颈的不足， 提高确定路堑砌体挡墙稳定性安全系 数的计算效率和准确度， 更为直接、 客观地揭示 路堑挡墙的破坏模式， 丰富设计及研究人员的分 析手段和方法。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 114491737 A 2022.05.13 CN 114491737 A 1.一种路堑砌体挡墙的稳定性力学分析 方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 构建路堑挡墙几何模型， 所述路堑挡墙几何模型至少包括挡墙尺寸、 边坡尺寸和地质 条件； 确定挡墙稳定性问题区域， 对挡墙稳定性问题区域进行点阵离散， 所述挡墙稳定性问 题区域中包括 地层区域、 砌体区域、 边界区域以及常规区域； 结合点阵离散后的路堑挡墙几何模型， 建立基于离散点和点间连线的速度场变量体 系； 推导出挡土墙稳定性极限分析 上限解的优化方程表达式； 求解挡墙的安全系数， 获得临界破坏模式或速度场， 并评价挡墙的稳定性。 2.根据权利要求1所述的路堑砌体挡墙的稳定性力学分析方法， 其特征在于， 所述构建 路堑挡墙几何模型的步骤， 还包括确定边界， 所述边界包括挡墙与边坡之 间的几何边界、 材 料分界、 结构面分界和地下 水位线。 3.根据权利要求1所述的路堑砌体挡墙的稳定性力学分析方法， 其特征在于， 所述点阵 为均匀分布或非均匀分布。 4.根据权利要求1所述的路堑砌体挡墙的稳定性力学分析方法， 其特征在于， 所述地层 区域、 砌体区域和边界区域中的离 散点密度高于常规区域的离 散点密度。 5.根据权利要求1所述的路堑砌体挡墙的稳定性力学分析方法， 其特征在于， 所述结合 点阵离散后的路堑挡墙几何模型， 建立基于离散点和 点间连线的速度场变量体系的步骤， 具体包括： 为常规区域内的离 散点赋予速度场变量(si， ni)； 为地层区域、 砌体区域以及边界区域 内的离散点赋予速度场变量(si， ni， ωi)， 其中i为 点间连线， si为点间连线i的相对剪切变量， ni为点间连线i的法向速度变量， ωi为点间连线 i的相对转动变量。 6.根据权利要求1所述的路堑砌体挡墙的稳定性力学分析方法， 其特征在于， 所述推导 出挡土墙稳定性极限分析 上限解的优化方程表达式的步骤， 具体包括： 采用强度折减法计算安全系数FOS， 并构建以安全系数FOS为目标函数的数学规划方 程， 即： minimize Bd＝0 其中， n为挡墙稳定性问题区域内的节点数量， m为挡墙稳定性问题区域内的潜在连线 的数量， fL[N]、 fD[N]分别为(2m)活载、 恒载的切向和法向分量矩阵； λ为极限荷载系数， 为常 数1； g[N]为(2m)非连续面的长度l[m]和黏聚力c ′[kPa]的乘积； B[ ‑]为(2n×2m)相容矩阵； N[‑]为(2m×2m)塑性流动矩阵， 在方程式(1)和(2)中， d和p为线性规划问题的未知量， 且d [m]是(2m)非连续 面速度矢量， p[ ‑]是(2m)塑性 算子矩阵， []内为物理单位。 7.根据权利要求1所述的路堑砌体挡墙的稳定性力学分析方法， 其特征在于， 所述求解权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114491737 A 2挡墙的安全系数， 获得临界破坏模式或速度场， 并评价挡墙的稳定性的步骤， 具体包括： 采用内点法进行优化求解， 在全域范围内获得路堑挡墙的安全系数， 并构建离散点和 点间连线优化组成的临界滑 移面； 在优化求解的基础上， 构建与安全系数相对应的速度场， 并可视化临界破坏模式。 8.根据权利要求6所述的路堑砌体挡墙的稳定性力学分析方法， 其特征在于， 若涉及结 构与岩土体接触界面 i， B和d为： gT＝{c1l1,c1l1,cili2ui/tanφi,c2l2,c2l2,c2l22ui/tanφi,…,cmlm2um/tanφm}    (6) θ 为点间连线i与水平向逆时针夹角， l 为点间连线的长度， φ为接触界面的摩擦角。 9.根据权利要求1所述的路堑砌体挡墙的稳定性力学分析方法， 其特征在于， 所述方法 还包括当挡墙的安全系数低于预设值时， 生成挡墙优化方案 。 10.根据权利要求9所述的路堑砌体挡墙的稳定性力学分析方法， 其特征在于， 所述生 成挡墙优化方案的步骤， 具体包括： 根据预设调整步长调整挡墙倾 斜度， 生成调试挡墙几何模型； 根据调试挡墙几何模型重新计算挡墙的安全系数； 若重新计算得到的挡墙的安全系数仍低于预设值， 则重复上述步骤， 直至挡墙的安全 系数不低于预设值， 并生成挡墙优化方案 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114491737 A 3