(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 20221046782 9.7 (22)申请日 2022.04.29 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 申请人 山东省交通科 学研究院 (72)发明人 刘人太　王孟　李夏　李修浩　 徐瑞　田嘉伟　张连震　白继文　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 李琳 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 融合数值模型与数理统计的道路塌陷风险 评估方法及系统 (57)摘要 本发明属于岩 土工程技术领域， 提供了融合 数值模型与数理统计的道路塌陷风险评估方法 及系统， 考虑了道路下方空洞的实际发育情况， 从力学角度构建了塌陷风险指标， 根据模型的力 学响应情况来评估道路塌陷破坏风险， 评估 方法 合理科学， 具有针对性， 结果可靠性更高， 有助于 塌陷灾害风险实时评估系统的搭建。 融合了具有 良好计算精度的数值模型及具有较高计算效率 数学方法， 力学响应模型计算速度快， 可 以满足 风险评估需求， 为数学分析方法在防灾减灾方向 的应用提供了新的思路。 权利要求书2页 说明书8页 附图1页 CN 114936397 A 2022.08.23 CN 114936397 A 1.融合数值模型与数理 统计的道路塌陷风险评估方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 获取待评估道路的道路设计信息及下 方空洞信息； 基于待评估道路的道路设计信 息及下方空洞信 息和道路响应预测模型， 得到有空洞和 无空洞时的临界路面响应； 其中， 所述道路响应预测模型的构建过程为： 结合历史道路破坏事故中实测 空洞数据 和数值模拟建立多工况道路响应算例库， 确定 关键力学响应指标， 通过回归统计方法， 基于 多工况道路 响应算例库， 分别建立有空洞及无空洞时的道路力学响应预测模型； 基于临界路面响应、 隐伏空洞路面及正常路面的疲劳开裂寿命得到道路塌陷风险指 数， 根据道路塌陷风险指数与脱空区预计影响范围评估道路塌陷风险等级， 根据风险等级 及现场实际情况， 确定对应的风险控制对策及建议。 2.如权利要求1所述的融合数值模型与数理统计的道路塌陷风险评估方法， 其特征在 于， 所述历史道路破坏事故中实测空洞数据包括塌陷案例调研及对应的空洞现场实测数 据。 3.如权利要求1所述的融合数值模型与数理统计的道路塌陷风险评估方法， 其特征在 于， 所述确定 关键力学响应指标， 通过回归统计方法， 分别建立有空洞 及无空洞时的道路力 学响应预测模型包括： 根据相关规范规定及研究结果选取沥青层底水平拉应 变作为关键力学响应指标； 以多工况道路响应算例库中的路面结构信 息及输入参数范围为基本参数， 开展多元线 性回归分析， 分别建立有空洞及无空洞时的道路力学响应预测模型； 开展线性拟合， 比较沥青层底水平拉应 变的预测准确率。 4.如权利要求3所述的融合数值模型与数理统计的道路塌陷风险评估方法， 其特征在 于， 所述基本参数包括空洞 洞长及埋深、 结构层厚度及模量以及所施加的车辆荷载 大小。 5.如权利要求3所述的融合数值模型与数理统计的道路塌陷风险评估方法， 其特征在 于， 所述空洞及无空洞时的道路力学响应预测模型中， 有空洞道路力学响应预测模型 的表 达式为： ε0＝171.20 62‑0.2743T‑0.0222E+0.3309p+15.7984 L‑126.8991D,R2＝0.811 式中， ε0为脱空发生后沥青层底部的拉应变， T为沥青层厚度， E为沥青层弹性模量， p为 所施加荷载 大小， L为空洞长度， D为空洞埋深。 无空洞道路力学响应预测模型的表达式为： ε1＝91.7789‑0.3463T‑0.01237E+0.2715p,R2＝0.9897 式中， ε1为未脱空时沥青层底部的拉应变， T为沥青层厚度， E为沥青层弹性模量， p为所 施加荷载 大小。 6.如权利要求1所述的融合数值模型与数理统计的道路塌陷风险评估方法， 其特征在 于， 所述道路塌陷风险指数表达式为： 式中， ε0为脱空发生后沥青层底部的拉应 变， ε1为未脱空时沥青层底部的拉应 变。 7.如权利要求1所述的融合数值模型与数理统计的道路塌陷风险评估方法， 其特征在权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114936397 A 2于， 所述根据道路塌陷风险指数与脱空区预计影响范围评估道路塌陷风险等级具体包括： 基于道路塌陷风险指数数值， 将塌陷风险等级划分为五级， 其中 Ⅰ级代表风险很低， Ⅱ级为 风险较低， Ⅲ级代表破坏风险一般， Ⅳ级代表风险较高， Ⅴ级代表路面破坏风险极高。 8.融合数值模型与数理 统计的道路塌陷风险评估系统， 其特 征在于， 包括： 信息获取模块， 用于获取待评估道路的道路设计信息及下 方空洞信息； 道路响应预测模型， 构建模块用于基于待评估道路的道路设计信 息及下方空洞信 息和 道路响应预测模型， 得到有空洞和无空洞时的临界路面响应； 其中， 所述道路响应预测模型的构建过程为： 结合历史道路破坏事故中实测 空洞数据 和数值模拟建立多工况道路响应算例库， 确定 关键力学响应指标， 通过回归统计方法， 基于 多工况道路 响应算例库， 分别建立有空洞及无空洞时的道路力学响应预测模型； 道路塌陷风险评估模块， 用于基于临界路面响应、 隐伏空洞路面及正常路面的疲劳开 裂寿命得到道路塌陷风险指数， 根据 道路塌陷风险指数与脱空 区预计影响范围评估道路塌 陷风险等级， 根据风险等级及现场实际情况， 确定对应的风险控制对策及建议。 9.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 该程序被处理器执 行时实现如权利要求1 ‑7中任一项 所述的融合数值模型与数理统计的道路塌陷风险评估方 法中的步骤。 10.一种计算机设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计 算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求 1‑7中任一项 所述的融 合数值模型与数理 统计的道路塌陷风险评估方法中的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114936397 A 3