(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 202210642444.X (22)申请日 2022.06.08 (71)申请人 长安大学 地址 710000 陕西省西安市南 二环中段 (72)发明人 庄建琦　杜晨辉　彭建兵　 (74)专利代理 机构 西安嘉思特知识产权代理事 务所(普通 合伙) 6123 0 专利代理师 刘长春 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种高陡边坡稳定性计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种高陡边坡 稳定性计算方法， 包括步骤： 将高陡边坡的破坏面等效为双段线 形， 滑体等效为相接的第一三角形楔体和第二三 角形楔体； 分析第二三角形楔体的受力情况， 并 对第二三角形的受力进行计算； 结合第二三角形 楔体的受力， 计算第二三角形楔体底 面的法向静 力平衡和切向静力平衡； 结合边坡安全系数、 第 二三角形楔体的受力、 法向静力平衡和切向静力 平衡计算高陡边坡的稳定性系数。 该计算方法改 进了极限平衡法对高陡边坡稳定性计算结果偏 大或偏小的问题， 能较好地解决高陡边坡模型评 价的现存问题， 计算结果更符合边坡的实际稳定 性情况， 计算结果更准确， 同时该方法也可以计 算不同地下 水位作用下的高陡边坡稳定性系数。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 115114772 A 2022.09.27 CN 115114772 A 1.一种高陡边坡稳定性计算方法， 其特 征在于， 包括 步骤： 将高陡边坡的破坏面等效为双段线形， 并将高陡边坡的滑体等效为相接的第 一三角形 楔体和第二 三角形楔体； 分析所述第二 三角形楔体的受力情况， 并对所述第二 三角形的受力进行计算； 结合所述第 二三角形楔体的受力， 计算所述第 二三角形楔体底面的法向静力平衡和切 向静力平衡； 结合边坡安全系数、 所述第二三角形楔体的受力、 所述法向静力平衡和所述切向静力 平衡计算所述高陡边坡的稳定性系数。 2.根据权利要求1所述的高陡边坡稳定性计算方法， 其特征在于， 当所述高陡边坡为无 地下水的高陡边坡时， 所述第二三角形楔体的受力包括所述第一三角形楔体对所述第二三 角形楔体施加的主动土 压力推力。 3.根据权利要求2所述的高陡边坡稳定性计算方法， 其特征在于， 所述主动土压力 推力 为： 其中， Ea为总主动土压力， γ为土重度， h1为第一三角形楔体的高度， H为边坡高度， θ为第二三角形楔体的底面与地面之间的夹角， θ＝α ‑π/4+ φ/2， α 为高陡边坡坡面与地面 之间的夹角， Ka为主动土压力系数， c和φ为土的抗剪强度指标。 4.根据权利要求2所述的高陡边坡稳定性计算方法， 其特征在于， 结合所述第 二三角形 楔体的受力， 计算所述第二 三角形楔体底面的法向静力平衡和 切向静力平衡， 包括： 利用所述主动土 压力推力， 计算所述第二 三角形楔体底面的法向静力平衡： N‑WBCD cosθ‑Ea sinθ ＝0 其中， N为第二三角形楔体的底面的剪切面上的正应力， WBCD为第一三 角形楔体的自重， Ea为总主动土 压力， θ 为第二 三角形楔体的底面与地 面之间的夹角； 利用所述主动土 压力推力， 计算所述第二 三角形楔体底面的切向静力平衡： S‑WBCD sinθ‑Ea cosθ ＝0 其中， S为第二 三角形楔体的底面的剪切面上的切应力。 5.根据权利要求2所述的高陡边坡稳定性计算方法， 其特征在于， 结合边坡安全系数、 所述第二三角形楔体的受力、 所述法向静力平衡和所述切向静力平衡计算所述高陡边坡的 稳定性系数， 包括： 所述边坡安全系数为： 其中， N为第二三角形楔体的底面的剪切面上的正应力， c和φ为土的抗剪强度指标， b2权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115114772 A 2为第一三角形楔体的底面长度， S为第二 三角形楔体的底面的剪切面上的切应力； 结合边坡安全系数、 所述主动土压力推力、 所述法向静力平衡和所述切向静力平衡计 算所述高陡边坡的稳定性系数： 其中， h1为第一三角形楔体的高度， h2为第二三角形楔体底面的高度， γ为土重度， θ为 第二三角形楔体的底面与地面之间的夹角， θ＝α ‑π/4+φ/2， Ea为总主动土压力， c和φ为土 的抗剪强度指标。 6.根据权利要求1所述的高陡边坡稳定性计算方法， 其特征在于， 所述高陡边坡为有地 下水的高陡边坡时， 所述第二三角形楔体的受力包括： 所述第一三角形楔体对所述第二三 角形楔体施加的主动土压力推力、 静水压力以及所述第二三角形楔体底面处的总孔隙水压 力， 其中， 所述主动土 压力推力和所述静水压力形成总主动土 压力。 7.根据权利要求6所述的高陡边坡稳定性计算方法， 其特征在于， 所述总主动土压力 为： 其中， Ea为总主动土压力， γ为土重度， H为边坡高度， h1为第一三角形楔体的高度， θ为第二三角形楔体的底面与地面之间的夹角， θ＝α ‑π/4+φ/2， α 为 高陡边坡坡面与地面之间的夹角， Ka为主动土压力系数， c和φ为 土的抗剪强度指标， hw为地下水位高度， h2为第二三角形楔体底面的高度。 8.根据权利要求6所述的高陡边坡稳定性计算方法， 其特征在于， 所述总孔隙水压力 为： 其中， rw为水重度， hw为地下水位高度， h2为第二三角形楔体底面的高度， θ为第二三角 形楔体的底面与地面之间的夹角， θ＝α ‑π/4+φ/2， H为边坡高度， h1为第一三角形楔体的高 度， 9.根据权利要求6所述的高陡边坡稳定性计算方法， 其特征在于， 结合所述第 二三角形 楔体的受力， 计算所述第二 三角形楔体底面的法向静力平衡和 切向静力平衡， 包括： 利用所述总主动土 压力， 计算所述第二 三角形楔体底面的法向静力平衡： N‑WBCD cosθ‑Ea sinθ ＝0 其 中 ，N 为 第 二 三 角 形 楔 体 的 底 面 的 剪 切 面 上 的 正 应 力 ， 为第一三角形楔体的自重， γsat为土饱和重度， Ea为总主动土压 力， θ 为第二 三角形楔体的底面与地 面之间的夹角；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115114772 A 3