基于遗传算法边坡稳定分析临界滑移面的搜索

基于遗传算法和Bishop法，对工程实践中最为广泛应用的圆弧滑裂面提出了搜索临界滑移面及相应最小安全系数的方法。因为安全系数存在多个极小值，所以一般优化方法搜索边坡临界滑移面较为困难，而遗传算法能很好的处理多极值优化问题。传统的方法采用固定不变的上下界设计变量，这样会扩大搜索范围，同时产生许多不符合运动学许可条件的解。在分析时需把这些不符合条件的解剔除，将降低搜索的效率。对于这个问题若采用遗传算法，问题的约束条件变换为由动态的上下界设计变量决定，可缩小搜索范围，且不会产生不符合运动学许可条件的解，在合理的计算时间内临界滑移面能被高精度地搜索到。数值算例表明：所建立的基于遗传算法的岩土边坡稳定分析方法，是一种全局优化搜索算法，能够有效克服经典搜索方法易陷入局部极小值的缺点，其计算结果令人满意。

基于三维位移插值的边坡滑移面搜索模型

最危险滑移面位置的确定是研究边坡稳定性的一项关键工作,而边坡失稳过程中岩土体位移特性变化是边坡稳定状态最直观的表现.本次研究采用有限元方法对边坡的位移场进行数值模拟,通过编程软件对导入的数值模拟结果进行编程开发,并利用空间位移插值算法,实现对边坡上最危险滑移面的精确、高效搜索.最后通过一个经典的三维边坡算例分析验证该方法和程序的合理性.该方法无需对滑移面形状与位置进行假设,计算结果可靠,并且易于编程.

软岩深基坑预应力锚杆承载特性与滑移面确定试验研究

为探索软岩深基坑预应力锚杆承载特性、确定基坑最危险潜在滑移面位置,借助西宁火车站大型深基坑工程,沿锚杆均匀布置钢筋计,首次对不同拉力作用下和基坑开挖过程中预应力锚杆内力进行测试,详细对比锚杆自由段与锚固段的轴力和侧摩阻力分布与传递规律。结果表明:(1)在未施加预应力和不同拉力作用过程中,锚杆轴力和侧摩阻力分布形态与传递规律与现行认识不同,较土质或岩石基坑复杂。(2)锚杆侧摩阻力中性点和最危险潜在滑移面的出现和移动是一致的,可以确定基坑最危险潜在滑移面位置和锚杆临界锚固长度。(3)锚杆支护结构设计在考虑承载力的同时,需结合当地经验,考虑其最大允许变形量;根据本文计算方法求得自由段和锚固段长度后,按"满足锚固长度临界值要求后,自由段越长,锚固效果越好,锚固段越短越经济"原则进行优化。(4)基坑开挖施工时,锚杆受力和变形具有时空效应;建议预应力锚杆施工后愈早施加预应力愈好;基坑上部每层的开挖深度可适当增大,而中下部则需适当降低。(5)锚杆锁定初期或对锚杆施加的预应力吨位越高,预应力损失量较大;基坑开挖过程中,锚杆预应力变化可分为初期预应力损失下降、中期波动变化、后期逐渐上升和末期稳定4个阶段。研究成果可为类似地层深基坑预应力锚杆设计施工和理论研究提供依据。

土钉墙的一种可靠性自动优化设计法

建议一种土钉墙设计的可靠性优化设计法,这种方法能够确保土钉墙在施工开挖和使用过程的全过程安全,即:(1)能够保证施工开挖过程和使用阶段的土钉承载力的强度要求;(2)能够保证土钉墙施工每个开挖阶段和使用当中的整体稳定性的要求;(3)采用一种迭代优化法使土钉墙结构所用的土钉长度和直径达到最经济。这种方法可考虑土钉对稳定性的影响,建立各个施工开挖阶段和使用过程土钉墙的最危险滑移面的确切位置与每层土钉长度和直径的动态关系。最后,用一案例说明这种方法在各个施工开挖阶段和使用当中的可靠性。该案例是位于湿陷性黄土地区的一深基坑,按照普通土钉墙设计方法在施工阶段出现了破坏。破坏原因分析证明,传统设计方法存在一些缺陷,这个缺陷就是设计中没有建立各个施工开挖阶段土钉墙最危险滑移面与每层土钉长度和直径的动态的变化关系,没有考虑施工开挖阶段的稳定性设计验算问题。采用该方法重新设计基坑施工过程和使用当中均安全可靠,此方法可供土钉墙设计和施工人员参考。

深基坑复合土钉支护稳定性分析方法及其应用

探讨计算复合土钉支护边坡稳定性安全系数的一种方法,为设计提供较为科学合理的分析手段。基于土坡稳定性分析的Bishop法,建立了稳定性安全系数的计算公式。采用几何控制参数法对最危险滑移面进行搜索。通过分别移动基底、地表水平面和位于基坑高度一半处的水平面上的三个几何控制点,寻找到边坡最危险滑移面并计算出对应的稳定性安全系数。计算表明:(1)用几何控制参数法搜索的最危险滑移面有且仅有一个;(2)改进后的搜索方法趋于完善、合理和准确;(3)对于软弱土层,当边坡侧壁垂直时,滑移面通过坡趾的假设不合理;(4)用该方法计算的工程实例安全系数与实际情况吻合较好,具有较高的工程应用价值。

框架预应力锚杆边坡支护结构的稳定性分析方法及其应用

以边坡极限平衡理论及框架预应力锚杆边坡支护结构的圆弧滑动破坏模式为基础,在考虑框架、锚杆对土体边坡稳定性影响的情况下,基于圆弧滑动条分法的思想利用积分法建立了内部稳定性安全系数计算模型和最危险滑移面搜索模型。确定滑移面圆心坐标为几何控制参数,推导了安全系数计算模型中各变量与滑移面圆心坐标之间的函数关系式,从而获得了滑移面几何控制参数与内部稳定性安全系数之间的函数关系。利用网格法对框架预应力锚杆支护结构最危险滑移面的圆心坐标进行动态搜索和求解。最后采用M atlab语言编制了框架预应力锚杆边坡支护结构的稳定性分析程序,并结合工程实例进行了验算,讨论了此种方法的适用条件,结果表明该方法简明适用,较传统的经验分析方法更加合理。

基于MPGA的复杂应力状态边坡稳定性分析

极限平衡法在边坡稳定性分析中处于主导地位,该算法通常建立在一定的假设之上,没有考虑边坡土体的非线性应力-应变关系,不能用于未达到极限状态以及加固后边坡的稳定性分析。为了解决以上问题,将有限元计算与多种群遗传算法(MPGA)相结合,建立一种基于MPGA的复杂应力状态边坡稳定性分析通用模型,通过数值应力场求解安全系数,并为多种群遗传算法构建适应度函数;再利用多种群遗传算法为安全系数的计算提供滑移面。为了保证分析的高效、合理,根据滑移面发展趋势,动态产生初始滑移面,并增加一个滑移面约束条件。最后,通过均质边坡和软弱夹层边坡两个典型算例分析验证了该方法的合理性;通过分析土钉加固的软弱夹层边坡,证明了该方法可用于加固等复杂应力状态边坡的稳定性分析。

基于MPGA的边坡三维稳定性分析

目前三维极限平衡法在边坡稳定分析中处于主导地位,为了达到静定可解,各种三维极限平衡方法均引入大量的假定,削弱了该方法的理论基础的应用范围.为了解决以上问题,将多种群遗传算法(MPGA)引入三维边坡的稳定性分析,结合有限元计算建立一种基于MPGA边坡三维稳定性分析的新方法.通过边坡的数值应力场求解安全系数,并为多种群遗传算法构建适应度函数,再利用多种群遗传算法为安全系数的计算提供滑移面.根据滑移面的发展趋势动态产生滑移面,增加滑移面的约束条件以保证分析的高效性.最后通过三维边坡经典算例分析验证该方法以及程序的合理性.该方法摈弃了三维极限平衡法所做的种种假定,仅需要1次有限元计算结果,而且计算结果可靠且易于编程.

主动区溶洞对桩锚支护基坑稳定性的影响

为了研究存在最危险滑移面时主动区溶洞对桩锚支护基坑稳定性的影响,首先运用FLAC3D软件模拟出没有溶洞时基坑最危险滑移面的位置,然后再分别模拟出主动区不同位置、不同大小的溶洞对桩体最大水平位移和弯矩、锚索最大轴力以及地表最大沉降位移的影响规律,最后提出主动区溶洞的处理方法。结果表明:最危险滑移面的剪出口出现在强风化石灰岩与中风化石灰岩的分界线处,最危险滑移面为与基坑内壁夹角约45°方向的弧形面;在同一溶洞中心埋深下,越靠近最危险滑移面的溶洞对基坑稳定性影响越大,当溶洞中心埋深不同但都在最危险滑移面上时,越靠近剪出口的溶洞对基坑稳定性影响越大;溶洞边长越大,对基坑稳定性影响越大,当边长大于等于2 m时,需要对溶洞进行处理,且利用增大锚索预应力的处理方法对主动区溶洞的处理效果比较明显。可见,考虑最危险滑移面的不利影响对研究主动区溶洞对桩锚支护基坑稳定性的影响是必要的。

甘南花园边坡支护结构失稳分析及抢险设计

通过分析甘南花园边坡支护结构失稳原因,确定了边坡破坏模式及滑移面位置,建立了符合实际受力现状的力学模式,提出了抗滑方桩抢险设计方案。