基坑边坡稳定性分析设计软件开发

商丘毕冕文化传播有限公司创新性实验计划项目

项目名称：基坑边坡稳定性分析设计软件开发

一、项目组成员情况介绍（包括自身具备的知识、特长、兴趣，参加过的科技创新活

动等）

项目组成员跨专业跨学科分布，涉及知识面广。作为工程专业学生，已经

熟练掌握土力学的知识，以及边坡工程稳定性分析设计的方法，做了大量的练

习并且接触了多个实际工程案例。除此之外，团队成员在学习中也接触和学习

了计算机辅助设计，已经掌握了CAD制图以及CAD的二次开发编程语言autolisp，可以使用该语言进行二次开发，然后使用windows MFC将其封装成

为可以方便安装使用的可执行安装包。方便使用，高效便捷，创造较高的工程

效益和经济效益。

之前在指导老师的帮助下，申请了一个软件著作权登记证书。《室内土工实验

数据计算绘图软件》，是通过计算机编程的方法解决工程实验中的难题，取得

良好效果，获得河南省教育厅举办的教育信息化应用成果奖二等奖、河南省电

化教育馆优秀论文三等奖。

项目组成员思想积极活跃，参加国家级创新创业项目，结构模型设计比赛等。

项目组成员熟悉计算机图形学以及土木工程信息技术，具有较好的编程能力。二、项目研究背景

目前建筑物建设高度越来越高，在施工时往往需要开挖深基坑。基坑开挖时有

放坡开挖和支护开挖方式。无论是放坡开挖还是支护开挖，都需要事先对基坑

工程进行设计。在设计过程中需要做大量的计算工作，这些计算工作使用程序

软件计算替代工程师手算，会增加工作效率提高准确性。目前，项目团队已经

做了不少工作，已经申请了一项软件著作权《室内土工实验数据计算绘图软件》，可以计算出土体的力学参数。结合土体的性质，我们已经掌握了进行土

体边坡稳定性分析的计算方法和流程。现在需要通过写程序，把传统上手算流程，用程序进行计算和设计。尤其是在城市市区，开挖施工场地的局限，往往

需要对基坑边坡进行验证和支护，以免对邻近的周围其他建筑物造成不利影响。通过我们的这个项目，把之前繁芜复杂的验算和设计流程编制成计算机程序，

对边坡工程和基坑稳定的验证和设计变得轻松简单，实现更高的社会效益和经

济效益。

三、国内外的研究现状及研究意义

目前，边坡工程和深基坑开挖工程应用很多，都要涉及到边坡的稳定分析

问题。边坡稳定的分析计算方法主要是条分法。条分法主要是把待分析的边坡

土体划分为数量相当多的土条，对每个土条进行力学分析，建立整体平衡方程，求解以获得最危险滑裂面。通过求解最危险滑裂面的滑动安全系数来判断土坡

的稳定性。寻找最危险滑裂面的工程需要反复大量的试算，这给手算过程带来

繁重的工作量。对土坡的稳定性分析中，需要经过大量的计算和反复试算以确

定深层最危险滑裂面。反复试算最危险滑裂面可以通过程序循环迭代方式来减

轻工作量提高效率。此项目拟开发设计一套最危险滑裂面的确定以及土坡稳定

性分析软件，此软件能帮助土建工程师提高工作效率，产生巨大的社会效益。

整理分析边坡稳定分析方法，并编制适合计算机程序计算的算法。

岩土工程边坡稳定性分析是基坑工程以及边坡工程设计中非常重要的环节，其

需要反复试算以找到最危险滑裂面。本项目首次将传统上手算方法，通过计算

机迭代算法来实现。将传统的手算方法，编制成为适合计算机程序计算的算法，并且通过编程语言进行实现并编译封装成为可执行程序。通过我们的这个项目，把之前繁芜复杂的验算和设计流程编制成计算机程序。计算机的特点是运行计

算速度快，从而提高工作效率。使得对边坡工程和基坑稳定的验证和设计变得

轻松简单，实现更高的工作效益。

项目研究技术路线

边坡土质参数→边坡稳定试算→程序算法→滑裂面稳定系数→反复迭代计算→

算出稳定性系数最小的滑裂面，即为最危险滑裂面→确定边坡稳定性

四、项目研究的目标及主要内容

建筑工程基坑开挖以及边坡工程的支护中，都要判断和计算土坡的稳定性。对

土坡的稳定性分析中，需要经过大量的计算和反复试算以确定深层最危险滑裂面。反复试算最危险滑裂面可以通过程序循环迭代方式来减轻工作量提高效率。此项目拟开发设计一套最危险滑裂面的确定以及土坡稳定性分析软件，此软件

能帮助土建工程师提高工作效率，产生巨大的社会效益。整理分析边坡稳定分

析方法，并编制适合计算机程序计算的算法。编写计算机程序对算法进行实现

可操作性。编译封装成可安装执行的exe文件。

五、项目创新特色概述（50字以内）

边坡稳定性分析是工程设计中非常重要的环节，其需要反复试算。本项目首次将传统上手算方法，通过计算机迭代算法来实现，并且编制出可运行的程序软件进行实现计算

六、项目实施方案及实施计划

基于AutoCAD软件进行二次开发，参数的输入和获取通过AutoCAD软件进行，获取到边坡坡度和土质参数之后编写一个DLL文件进行滑裂面的计算。最后通过微软的MFC进行整体封装。

2019年9月-2020年1月整理设计资料，设计程序算法

2020年2月-2020年9月编写程序，申请软件著作权登记

八、预期成果及成果形式

计算机程序算法一套，发表论文。

软件著作权一项。

九、资助经费使用计划

1、调研、差旅费；

2、用于项目研发的元器件、软硬件测试、小型硬件购置费等；

3、资料购置、打印、复印、印刷等费用；

4、学生撰写与项目有关的论文版面费、申请专利费、知识产权咨询费等。