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岩质边坡平面滑动锚固方向角的三维优化方法

安彩龙 梁烨 王亮清 孙自豪 邓姗 朱林锋 姜耀飞 田建林

安彩龙, 梁烨, 王亮清, 孙自豪, 邓姗, 朱林锋, 姜耀飞, 田建林. 岩质边坡平面滑动锚固方向角的三维优化方法[J]. 地质科技通报, 2020, 39(5): 23-30. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0504
引用本文: 安彩龙, 梁烨, 王亮清, 孙自豪, 邓姗, 朱林锋, 姜耀飞, 田建林. 岩质边坡平面滑动锚固方向角的三维优化方法[J]. 地质科技通报, 2020, 39(5): 23-30. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0504
An Cailong, Liang Ye, Wang Liangqing, Sun Zihao, Deng Shan, Zhu Linfeng, Jiang Yaofei, Tian Jianlin. Three-dimensional optimization method for the anchorage direction angle of plane sliding in rock slope[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(5): 23-30. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0504
Citation: An Cailong, Liang Ye, Wang Liangqing, Sun Zihao, Deng Shan, Zhu Linfeng, Jiang Yaofei, Tian Jianlin. Three-dimensional optimization method for the anchorage direction angle of plane sliding in rock slope[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(5): 23-30. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0504

岩质边坡平面滑动锚固方向角的三维优化方法

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0504
基金项目: 

国家自然科学基金项目 41877258

国家自然科学基金项目 41931295

国家重点研发计划项目 2017YFC1501305

详细信息
    作者简介:

    安彩龙(1994-), 男, 现正攻读土木工程专业博士学位, 主要从事滑坡灾害分析与防治研究工作。E-mail:acl3832@126.com

    通讯作者:

    梁烨(1971-), 女, 讲师, 主要从事岩土力学实验方面科研工作。E-mail:228365829@qq.com

  • 中图分类号: U417.1+16

Three-dimensional optimization method for the anchorage direction angle of plane sliding in rock slope

  • 摘要: 以岩质边坡中常见的平面滑动为研究对象,研究其最优锚固方向角的计算方法。将锚索自由段单位长度能提供的最大抗滑增量作为目标控制变量,将坡面和滑动面特征参数与锚索设计参数作为优化控制自变量,通过坐标系转换得到的线性方程组对锚索的预拉力进行分解,并根据锚索支护时的三维模型建立了锚索自由段长度的优化公式,进而推导了用于锚固方向角三维优化的新计算方程。在该方程的基础上借助MATLAB软件中的fmincon函数对锚索加固方向不受限制时的锚固方向角进行了优化。最后通过锚固方向角敏感性分析与工程实例分析相结合,证明了推荐的最优锚固方向角计算方法的有效性与先进性。新方法有效地解决了边坡坡面与滑动面走向存在夹角时最优锚固方向角的求解问题,可进一步提高锚索的锚固效益,降低边坡的支护费用。

     

  • 图 1  锚固方向角优化流程图

    Figure 1.  Flow chart of optimization of anchorage direction angle

    图 2  岩质边坡空间计算分析模型

    Figure 2.  Calculation and analysis model of rock slope space

    图 3  锚索自由段长度计算模型

    Figure 3.  Calculation model of the free segment length of anchor cable

    图 4  算例敏感性分析结果示意图

    Figure 4.  Skematic diagram of sensitivity analysis results of calculation examples

    图 5  左岸边坡工程地质剖面图

    Figure 5.  Geological section of the left bank slope project

    图 6  左岸边坡锚固方向角优化结果

    Figure 6.  Optimization results of anchorage direction angle of the left bank slope

    表  1  锚固方向角敏感性分析算例

    Table  1.   Calculation examples of sensitivity analysis of anchorage direction angle

    算例 坡面参数 滑动面参数 锚索参数
    φ0/(°) β0/(°) φ1/(°) β1/(°) ϕj/(°) T/kN LOB/m
    算例1 130 55 120, 130, 140, 150, 160 40 25 100 2
    算例2 130 45, 50, 55, 60, 65 140 40 25 100 2
    算例3 130 55 140 30, 35, 40, 45, 50 25 100 2
    算例4 130 55 140 40 15, 20, 25, 30, 35 100 2
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    表  2  左岸边坡锚索布置

    Table  2.   Arrangement of anchor cables on the left bank slope

    加固方式 本文推荐方法 传统方法
    θ1/(°) α1/(°) Fs1/kN 设计根数 θ2/(°) Fs2/kN 设计根数
    计算结果 16.23 -11.11 711.06 286 16.00 676.46 300
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2019-10-11

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