基于最小势能原理的抗滑桩加固边坡三维稳定性分析方法

基本信息
批准号:51304084
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:温树杰
学科分类:
依托单位:江西理工大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:周俊卿,谢志华,吴为波,罗惠,谭利民,陈海帆,王洁旎
关键词:
边坡最小势能原理稳定性抗滑桩三维
结项摘要

The stability of reinforced slope is related to the success or failure of the engineering construction and security, and significantly influences engineering investment and efficiency. Through three-dimensional stability analysis, the more practical analysis results can be acquired, so unnecessary losses and waste is reduced. The project is planned to have three-dimensional stability analysis for anti-slide pile reinforced slope based on the principle of minimum potential. Specific as follows: For the slope with arbitrary sliding surface, sliding body is not divided into vertical stripes.by considering the interaction between slope body and anti-slide pile, the three-dimensional potential energy calculation model is established. Based on the minimum potential energy principle, the sliding body virtual displacement is obtained.Then the normal force and maximum anti-slide force on sliding surface is directly calculated by relationship between force and displacemet. Through the balance equation, the safety factor of slope is got; Whereafter, the arbitrary sliding surface is constructed.According to the calculation method of safety factor above,the objective function of 3D critical arbitrary slip surface is set up.In succession, a new method combined intelligent and traditional optimization is of put forward to search critical slip surface,then the minimum safety factor of slope is got; Finally, the above models and algorithms are designed and realized by object-oriented programming, and the development of slope three-dimensional stability analysis program is completed. The project has important significance for improving 3D slope stability analysis theory and its application in Engineering.

加固边坡的稳定状态,事关工程建设的成败与安全,并在很大程度上影响着工程的投资与效益,通过三维稳定性分析,可以获得更加符合实际的分析结果,从而减少不必要的损失与浪费。本项目拟依据平衡体系势能变化最小的原理,进行抗滑桩加固边坡的三维稳定性分析方法研究。具体为:首先,针对任意形状滑裂面的,不划分条块,建立抗滑桩与滑体的三维系统势能计算模型;其次基于最小势能原理求得滑体虚位移,从而通过力与位移的关系求出滑裂面上的法向力和极限抗滑力,再用平衡方程直接得到边坡的安全系数;然后构建三维任意形状滑裂面,基于以上建立的安全系数计算方法,建立搜索三维任意形状临界滑裂面的目标函数,探索一种智能优化法与传统优化算法相结合的临界滑裂面搜索方法,求得边坡的最小安全系数;最后把以上的模型、算法以面向对象的方法设计实现,完成边坡三维稳定性分析软件的开发。该项研究对完善边坡三维稳定性分析理论及其工程应用具有重要的意义。

项目摘要

边坡失稳是呈现三维形态,通过三维稳定性分析,理论上可以获得比二维分析更加符合实际的分析结果,从而减少不必要的损失与浪费。但是目前三维边坡稳定性分析理论还不完善,为了发展完善三维稳定性分析方法,本项目主要开展了三维边坡最小势能稳定性分析方法与临界滑裂面的搜索方面的研究,取得主要研究成果如下:(1)针对任意形状的滑裂面,建立三维计算模型,计算滑裂面上的弹性压缩势能和滑床剪切势能,提出了考虑剪切势能的三维边坡最小势能稳定性分析方法,并通过实例与模型试验验证了其合理性;(2)在以上研究的基础上,考虑了桩与坡体的相互作用,建立计算模型,提出了抗滑桩加固边坡三维最小势能稳定性分析方法,通过室抗滑桩模型试验及范例验证表明该方法是可行的;(3)通过6个参数构建三维滑裂面,基于三维最小势能稳定性分析方法,设计了基于遗传算法的三维临界滑裂面搜索方法,实现了临界滑裂面的搜索;(4) 基于以上建立的分析方法,运用MATLAB软件开发了三维边坡最小势能稳定性分析软件,只要在界面上输入相关参数后,其计算结果可在界面直接显示,便于在工程中推广应用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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