(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 20221074146 5.7 (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 中国科学院武汉岩土力学研究所 地址 430071 湖北省武汉市武昌区水果湖 街小洪山2号 (72)发明人 尹小涛　汤华　秦雨樵　邓琴　 吴振君　宋罡　张勇慧　袁晖　 秦辉　袁浩　 (74)专利代理 机构 武汉知伯乐知识产权代理有 限公司 42 282 专利代理师 赵伟红 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) G06F 119/02(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种山区公路弃渣场失稳风险分区评价方 法 (57)摘要 本发明公开了一种山区公路弃渣场失稳风 险分区评价方法， 包括如下步骤： 建立边坡模型， 对山区公路弃渣边坡的失稳过程进行阶段划分； 分别建立各个阶段的力平衡方程； 利用动能摩擦 耗散平衡方程获得弃渣滑体沿地面的运动距离 方程； 滑体与滑面滑动摩擦系数、 滑体与地面滑 动摩擦系数一致时， 分别取滑动摩擦系数的最大 取值和最小取值代入弃渣滑体沿地面的运动距 离方程， 获得弃渣滑体沿地面的最小运动距离和 最大运动距离； 根据弃渣滑体沿地面的最小运动 距离和最大运动距离， 对弃渣边坡失稳风险威胁 进行高中低危险分区； 本发明依托实际弃渣工 程， 在同一力平衡关系、 运动方程和能量方程下 进行的， 从计算到分区简单易行， 可操作性强。 权利要求书3页 说明书7页 附图4页 CN 115544713 A 2022.12.30 CN 115544713 A 1.一种山区公路弃渣场失稳风险分区评价方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： S1： 建立边坡模型， 模拟弃渣边坡失稳运动机制， 结合实际弃渣边坡的失稳过程对山区 公路弃渣边坡的失稳 过程进行阶段划分； S2： 建立步骤S1中各个阶段的力平衡方程； S3： 在步骤S2建立的力平衡方程基础上， 利用动能摩擦耗散平衡方程， 获得弃渣滑体沿 地面的运动距离方程； S4： 沿滑面的滑动摩擦系数不考虑粗粒土饱水因素和沿地面的滑动摩擦系数不考虑粗 粒土孔隙水压力比率时， 滑体与滑面滑动摩 擦系数、 滑体与地面滑动摩擦系数一致， 分别取 滑动摩擦系数的最大取值和最小 取值代入步骤S 3获得的弃渣滑体沿地面的运动距离方程， 获得弃渣滑体沿地 面的最小运动距离和最大运动距离； S5： 根据弃渣滑体沿地面的最小运动距离和最大运动距离， 将弃渣边坡失稳风险威胁 进行高风险、 中风险以及低风险分区， 并用不同的颜色表示。 2.根据权利要求1所述的一种山 区公路弃渣场失稳风险分区评价方法， 其特征在于,步 骤S5中高风险区为滑体从坡脚到在地面滑动的最小运动距离之间， 用红色表示； 中风险区 为滑体在地面滑动的最小运动距离到最大运动距离之间， 用黄色表示； 低风险区为滑体在 地面滑动的最大运动距离之外， 用绿色表示。 3.根据权利要求2所述的一种山 区公路弃渣场失稳风险分区评价方法， 其特征在于： 步 骤S1中对山区公路弃渣边坡的失稳过程进行阶段划分， 包括初始极限平衡阶段、 坡面启动 加速滑移并下滑到坡脚阶段以及地 面减速滑动直到停止阶段； 步骤S2中的力平衡方程包括弃渣边坡滑体沿滑面初始极限平衡阶段的力平衡方程、 弃 渣边坡滑体沿滑面下滑力大于抗滑力的加速下滑的力平衡方程以及弃渣边坡滑体沿地面 摩阻力大于下滑力的减速滑动的力平衡方程。 4.根据权利要求1 ‑3中任一项所述的一种山区公路弃渣场失稳风险分区评价方法， 其 特征在于： 步骤S2中弃渣边坡沿滑面初始极限平衡阶段的力平衡方程包括 T1＝F0              (1) T1＝Gsinj1           (2) N1＝Gcosj1          (3) F0＝CL1+Gcosj1μ1(0) (4) 式中， F0为滑体重力G沿滑面法向分力N1作用下的静止极限摩阻力； T1为滑体重力G沿滑 面指向坡脚的切向分力； μ1(0)为坡面静止摩擦系数； G为重力； C 为粘聚力； L1为滑动面长度； j1为滑面与水平面夹角。 5.根据权利要求4所述的一种山 区公路弃渣场失稳风险分区评价方法， 其特征在于： 步 骤S2中弃渣边坡滑体沿滑面下滑力大于抗滑力的加速下滑的力平衡方程,包括 R1＝T1‑F1 (5) T1＝Gsinj1 (6) N1＝Gcosj1 (7) F1＝Gcosj1μ1(v1) (8) 式中， R1为滑体在滑面的剩余下滑力； F1为滑体重力G沿滑面法向分力N1作用下滑动摩 阻力； μ1为滑体与滑面的滑动摩擦系数； v1为滑体沿滑面下滑的速度； μ1与滑体沿滑面下滑权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115544713 A 2的速度v1负相关。 6.根据权利要求5所述的一种山 区公路弃渣场失稳风险分区评价方法， 其特征在于： 所 述滑体运动到坡脚的最大速度通过式(9)计算： v1max＝at (9) 式中， a为剩余下滑力作用下的滑体加速度； t为滑体运动到坡脚的时间； v1max为滑体运 动到坡脚的最大速度； 所述滑体在滑面的剩余下滑力R1还可通过式(10)计算： R1＝ma (10) 式中， m为滑体质量。 7.根据权利要求6所述的一种山 区公路弃渣场失稳风险分区评价方法， 其特征在于： 剩 余下滑力作用下的滑体加速度a通过式(1 1)计算： a＝gsinj1‑gcosj1μ1(v1) (11) 式中， g为重力加速度， 取值9.8m/s2； 滑体质心高度h、 剩余下滑力作用下的滑体加速度a、 滑体运动到坡脚的时间t以及滑面 与水平面夹角j1之间的关系， 通过式(12)表示： 滑体运动到坡脚的最大速度v1还可表示 为： 8.根据权利要求2所述的一种山 区公路弃渣场失稳风险分区评价方法， 其特征在于： 步 骤S2中弃渣边坡滑体沿地 面摩阻力大于下滑力的减速滑动的力平衡方程， 包括 R2＝F2‑T2  (14) T2＝Gsinj2  (15) N2＝Gcosj2   (16) F2＝Gcosj2μ2(v2) (17) 式中， R2为滑体在地面的剩余摩阻力； F2为滑体重力G沿地面法向分量产生的摩阻力； T2 为滑体重力G 沿地面切向分量产生的下滑力； N2为滑体重力G 沿地面法向分量； μ2为滑体与地 面的滑动摩擦系数； v2为滑体沿地面滑动的速度； μ2与滑体沿地面滑动的速度v2负相关； j2 为地面倾角。 9.根据权利要求6所述的一种山 区公路弃渣场失稳风险分区评价方法， 其特征在于： 步 骤S3的动能摩擦耗散平衡方程 通过式(18)表示： 式中： L2为滑体在地 面滑动的距离； v1max为滑体运动到坡脚的最大速度。 10.根据权利要求9所述的一种山区公路弃渣场失稳风险分区评价方法， 其特征在于： 步骤S3的弃渣滑体沿地 面的运动距离方程， 通过式(19)表示：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115544713 A 3