(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 202210482025.4 (22)申请日 2022.05.05 (71)申请人 昆明中材勘察设计院有限公司 地址 650118 云南省昆明市五华区人民西 路380号熙城大厦7楼 (72)发明人 渠文平　李留保　张庆富　沈旺　 李楠　张绍诚　杨万勇　余倩　 韩林　黄芮　 (74)专利代理 机构 北京挺立专利事务所(普通 合伙) 11265 专利代理师 张智锐 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) E02D 29/02(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种库尔曼图解法土压力自动化计算方法 及系统 (57)摘要 本发明涉及岩 土工程技术领域， 且公开了一 种库尔曼图解法土压力自动化计算方法， 包括以 下步骤： (1)首先在 AutoCAD中获得挡土 结构计算 断面及挡土结构后的地面线数据， 并输入所需的 挡土结构后填土层的物理力学参数； (2)按本发 明构建的计算方法计算每一地面点的函数值， 如 果前一点为负数， 后一点为正数， 则最优计算滑 面位于两点之间， 以中点插值后进一步计算， 循 环数次后直至函数值接近0， 计算中止， 以获取的 最优计算滑 面计算土压力值。 本发 明实现了在计 算机中全自动计算土压力， 避免了传统方法采用 人工作图求取土压力效率低和精度低的弊病， 大 大提高了计算效率， 该计算方法和系统适用于岩 土工程挡土结构设计中使用。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 114818075 A 2022.07.29 CN 114818075 A 1.一种库尔曼图解法土 压力自动化计算方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： (1)首先在AutoCAD中获得挡土结构计算断面及挡土结构后的地面线数据， 并输入所需 的挡土结构后填土层的物理力学参数； (2)按本发明构建的计算方法计算每一地面点的函数值， 如果前一点为负数， 后一点为 正数， 则最优计算滑面 位于两点之间， 以中点插值后进一 步计算； (3)中点插值后计算函数值如果为正数则替换前一正数点， 如果为负数则替换前一负 数点； (4)循环数次后直至函数值接 近0， 土压力值变化小于 0.001时， 计算中止； (5)以该面作为 最危险滑裂面计算确定最大土 压力值。 本发明要解决的技 术问题还在于提供一种能够自动计算土 压力系统。 2.一种库尔曼图解法土 压力自动化计算系统， 包括以下模块： a.挡土结构尺寸及地 面线获取模块 所述挡土结构尺寸及地面线获取模块通过计算机自动识别获取挡土结构尺寸及地面 线。 b.输入力学参数模块 输入力学参数模块 通过人工输入挡墙后方地层的物理力学参数。 c.函数值计算模块 函数值计算模块通过挡土结构尺寸及地面线获取模块和输入力学参数模块输入的数 据按本发明提出的计算方法进行计算后获得函数值， 并确定最 危险滑裂面。 d.土压力计算模块 土压力计算模块 通过确定的最 危险滑裂面 来计算最大土压力。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114818075 A 2一种库尔曼图解法土压力自动化计算方 法及系统 技术领域 [0001]本发明涉及岩土工程技术领域， 具体为一种库尔曼图解法土压力自动化计算方法 及系统。 背景技术 [0002]在岩土工程设计领域中， 常常需要设计挡土结构， 而土压力的计算对于挡土结构 的设计尤为重要， 关于土压力计算方法的研究是岩土工程领域探讨的焦点之一， 众多的土 压力计算方法及图解方法都是从静止土压力理论、 朗肯土压力理论、 库伦土压力经典理论 中发展而来的。 如果地面不规则或是挡土结构后填土顶面有荷载， 常用的朗肯土压力理论、 库伦土压力就不再适用， 这种情况下只能采用库尔曼图解法进行计算， 库尔曼图解法是一 种遵循库伦土 压力理论以图解方式确定 土压力的方法。 [0003]图1为库尔曼图解法力学分析图， 其中： G为挡墙后土体破坏三角形的重力， 作用方 向垂直向下； E为墙背对土体的反作用力， 作用方向与墙背垂线呈δ夹角， δ为填料与墙背的 摩擦角， 由墙后的填料性质和 墙背粗糙情况等条件 决定的； R为滑裂面的反力， 作用方向与 滑裂面呈 夹角， 为挡墙后的内摩擦角； ρ 为挡墙背于铅锤线的夹角。 [0004]可以得到G、 R、 E三 者之间的夹角关系如图2中所示。 [0005]现有传统的库尔曼图解法具体步骤为： [0006](1)按图3所示， 按比例绘出挡土墙和土坡剖面图， 取 单位延长米的墙 体计算； [0007](2)过墙踵B点作自然坡面BF， 与水平线成 角， 作BL与BF成 ψ＝90 ° ‑δ‑ρ角； [0008](3)任意假定BC1为滑动面， 算出破坏 三角形ABC1的重量G1， 并按一定比例在BF线上 取Bn1＝G1， 自n1点引BL的平行线， 与BC1线交于m1点， 则m1n1即为滑动面BC1的主动土 压力E1； [0009](4)同理， 再假定若干个滑动面(最少5个)BC2、 BC3、…BCn等， 重复上述步骤， 可得出 相应n2、 n3、…nn及m1、 m2…mn等诸点； [0010](5)将m1、 m2…mn各点连成曲线， 作该曲线平行于BF线的切线， 得到切 点m， 再从m点 作BL平行线， 交BF于n 点， 则mn为所求主动土 压力Ea值； [0011](6)过m点作BC线， 即为相应于 Ea的滑裂面。 [0012]基于库伦土压力的库尔曼 图解法， 由于概念清 晰、 可以应用于不规则土坡等优点 而受到广泛的应用。 从上所述可以看出， 在库尔曼图解法中， 对于每一次假设的滑动土体， 都需要计算出其土体 自重， 然后按照一定的比例尺在线上用线段表示滑动土体的自重， 最 终需要绘制拟合曲线及其平行线， 整个过程计算过程繁琐和绘图复杂， 同时按比例量取线 段也比较麻烦， 容 易出现较大的误差， 计算结果精度难以保证。 [0013]为此， 有一些学者提出了一些改进的库尔曼 图解法， 如李大鹏等提出一种改进的 库尔曼图解法在折线坡土压力计算中的应用(岩土工程学报， 2012 年第1期)， 但相关改进工 作仍采用图解法进行实现， 仅能简化部分中间作图过程， 所述理论均难以采用计算机程序 方便实现。 [0014]针对上述问题， 本发明通过数学推导获得一种库尔曼图解法土压力计算机自动化说　明　书 1/6 页 3 CN 114818075 A 3