(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111460692.4 (22)申请日 2021.12.02 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114117615 A (43)申请公布日 2022.03.01 (73)专利权人 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 卢正　唐楚轩　姚海林　赵阳　 刘杰　 (74)专利代理 机构 北京众达德权知识产权代理 有限公司 1 1570 专利代理师 潘行 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)G06F 17/14(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 108446417 A,2018.08.24 CN 107560951 A,2018.01.09 CN 111695200 A,2020.09.2 2 US 5268097 A,19 93.12.07 JP 2007309032 A,2007.11.29 审查员 李鑫鑫 (54)发明名称 高速公路路段的路基的性能确定方法、 装置 及处理设备 (57)摘要 本申请提供了高速公路路段的路基的性能 确定方法、 装置及处理设备， 用于在分析目标高 速公路路段的路基的性能时， 在 充分考虑了车辆 荷载的移动速度和振动特性、 高速公路的层状特 性、 路基土体的非饱和特性的情况下， 能够精确 的计算出路基内部的应力、 位移、 速度、 加速度。 权利要求书6页 说明书30页 附图4页 CN 114117615 B 2022.09.20 CN 114117615 B 1.一种高速公路 路段的路基的性能确定方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 步骤S101， 处理设备采用Odemark模量和厚度当量假定， 将目标高速公路路段的公路结 构简化为三层模型； 步骤S102， 所述处理设备在所述三层模型的基础上， 将所述目标高速公路路段的基层 设为弹性介质以及将所述目标高速公路路段的路基设为 非饱和多孔介质， 推导得到刚性路 面控制方程、 柔 性路面和基层的控制方程、 非饱和路基控制方程； 步骤S103， 所述处理设备根据车辆荷载作用形式， 分别将所述刚性路面控制方程、 所述 柔性路面和基层的控制方程、 所述非饱和路基控制方程中变量的时间项设为简谐形式 并分离出来， 再利用双重Four ier变换分别将所述刚性路面控制方程、 所述柔性路面和基层 的控制方程、 所述非饱和路基控制方程中对三维空间域的偏导降为常微分方程， 求解之后 得到不同层位的单 元刚度矩阵， 再建立总体动力刚度矩阵； 步骤S104， 所述处理设备根据具体车辆确定荷载形式和大小， 作为边界条件代入对应 模型的刚度矩阵中求 解， 得到待求 参数在频域内的解； 步骤S105， 所述处理设备采用快速Fourier逆变换将待求参数在频域内的解 转换成在 时域内的解f， 其 中， 所述时域 内的解f为应力{ τxz,s τyz,s τzz,s pw pα}、 位移{u2 x u2 y u2 z W2  V2}、 速度vij、 加速度aij； 所述步骤S101中， 所述 三层模型为： 其中， He为等效厚度， E为需要进行换算层的模量， H为需要进行换算层 的厚度， E1为目标层的模量； 所述步骤S102中， 所述刚性路面控制方程 为： 其中， Dp＝Ephp3/[12(1‑μp2)]是路面板的弯曲刚度， W(x,y,t)是路面板的竖向位移， Ep、 ρp和hp分别是路面板的模量、 密度和厚度， f(x,y,t)是板上承受的交通荷载， 是基 层给路面板的反作用力， 所述柔性路面和基层的控制方程 为： 其中ub是层的位移， Gb和 λb是层的拉梅常数， ρb是层的密度， τb是层的应力， τb和 εb分别表 示层的应力和应 变， δij为Kronecker符号， 所述非饱和路基控制方程 为：权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 114117615 B 2其中， A24＝1， a＝1‑Kb/Ks， Kb和Ks分别 为土骨架和土颗粒的体积压缩模量， pw和pa分别表示孔隙水和气体的压力， ρw和ρa分别为孔 隙水和气的密度， Wi和Vi为孔隙水与孔隙气体在i 方向上相对土颗粒的位移分量， g代表重力 加速度， kw和ka分别表示孔隙水和孔隙气体的渗透系数； χ为有效应力参 数， α 、 m和d为土水特 征曲线模型拟合 参数； Se为有效饱和度， Sw0为束缚饱和度， n 为土体孔隙度， Sr表示饱和度； 所述步骤S103中， 所述双重Fourier变换为： 其中， β 和γ分别为x和y方向上的波数， f和 分别为空间域和相应 变换域内的变量， 刚性路面在变换域内的控制方程 为： 变换域内柔 性路面的应力应 变关系为： 权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 114117615 B 3