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基于Kriging方法的顺层岩质边坡锚框桩抗滑结构优化分析
| 论文题名： | 基于Kriging方法的顺层岩质边坡锚框桩抗滑结构优化分析 |
| 关键词： | 公路建设;顺层岩质边坡;锚框桩抗滑结构;克里格模型;遗传算法 |
| 摘要： | 顺层边坡问题是山区公路建设中常见的工程地质问题，顺层边坡引发的危害多，对工程安全性影响较大，因此对顺层岩质边坡形成机理的研究以及提出合理的治理措施显得尤为重要。在实际工程中许多边坡治理之所以成功的原因往往是安全储备系数太大，设计的过于保守，这样会导致工程成本较高，造成额外的浪费。 基于以上问题，本文以涪丰石高速公路建设项目的典型路段为例，分析了锚框桩组合抗滑体系对K27顺层边坡的加固效果，在确保安全性的前提下对治理措施的工程造价进行了最小值优化，给出了最优的设计方案。主要研究工作和成果如下: (1)通过现场调查、工程地质钻探和室内试验，分析研究了K27边坡的形成机理。泥岩、砂岩互层的特殊地层结构构成了边坡失稳的基本条件;在降雨与人类工程活动等外界因素下，边坡发生失稳。结合边坡破坏模式与边坡破坏现场情况综合分析，确定了K27边坡遵循的破坏模式为顺层滑移破坏。 (2) K27边坡为顺层岩质高边坡，在单一的治理措施难以满足治理要求的情况下，提出了锚框桩联合支护的抗滑工程设计方案，并指出该设计方案的参数具有优化的空间。 (3)采用ABAQUS有限元软件对锚框桩抗滑结构下的K27边坡进行数值模拟，论证了该治理措施的有效性。通过单因素分析，得出了锚索、框架梁和抗滑桩的各参数的变化对边坡稳定性影响的规律，据此初步提出了参数的优化设计范围。 (4)采用拉丁超立方方法在参数优化的设计范围内进行采样。基于近似模型的思想，采用Kriging模型拟合设计参数与安全系数及加固方案造价之间的非线性映射关系。通过验证得出，建立的Kriging模型拟合度满足设计要求，能够较为精确的估计非采样点的安全系数与工程造价。 (5)基于Kriging模型，利用遗传算法，快速的在相应参数的设计范围内搜索满足安全性的最优成本设计参数。通过与相应参数的有限元模型对比发现:方案优化结果能够满足安全性要求，并有效的降低了工程设计造价，在处理变量与目标函数间无明显数学表达式的复杂岩土工程问题中，具有较高的应用意义。 |
| 作者： | 康烨 |
| 专业： | 地质资源与地质工程 |
| 导师： | 王连俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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