岩质边坡平面滑动锚固方向角的三维优化方法
发布时间：2021-03-26 23:35
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。
【文章来源】：地质科技通报. 2020,39(05)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
锚固方向角优化流程图
在顺层岩质边坡中,一般岩层走向与坡面走向并不完全一致,而是存在一定的夹角,在工程设计中往往会忽略该夹角的影响[18],致使最优锚固方向角的求解存在误差,难以充分发挥锚索的锚固性能。为全面解决这一问题,所建考虑坡面与滑动面走向夹角的空间计算模型如图2所示。假设面AOB为岩质边坡坡面,其倾向为φ0,倾角为β0;面AOC为滑动面,其倾向为φ1,倾角为β1,摩擦角为?j;坡面和滑动面走向之间的夹角为δ(以滑动面走向大于坡面走向为正);滑动面的走向为 ΜC ? ,法向为 n ? ,滑体滑动的方向为 ΜΟ ? 。以 ΜC ? 为x′轴, n ? 为y′轴, ΜΟ ? 为z′轴,建立与原大地坐标系xyz(y轴方向为正北向)相关的空间转换直角坐标系,则x′轴与y′轴的单位向量 n 1 ? 与 n 2 ? 可分别简化为:
F s 0 = F s L ΟF ={Τ[(-A 11 tan ? j +A 21 ) cos θ sin (φ 0 +α)+ (A 12 tan ? j -A 22 ) cos θ cos (φ 0 +α)+ (-A 13 tan ? j +A 23 ) sin θ] cos (90°- arctan tanθ cosα -β 0 ) cos α cos θ}/[ L ΟB ?cos(arctan tanθ cosα ) ]?????? ??? (11)2.3 锚固方向角的三维优化
本文编号：3102444
【文章来源】：地质科技通报. 2020,39(05)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
锚固方向角优化流程图
在顺层岩质边坡中,一般岩层走向与坡面走向并不完全一致,而是存在一定的夹角,在工程设计中往往会忽略该夹角的影响[18],致使最优锚固方向角的求解存在误差,难以充分发挥锚索的锚固性能。为全面解决这一问题,所建考虑坡面与滑动面走向夹角的空间计算模型如图2所示。假设面AOB为岩质边坡坡面,其倾向为φ0,倾角为β0;面AOC为滑动面,其倾向为φ1,倾角为β1,摩擦角为?j;坡面和滑动面走向之间的夹角为δ(以滑动面走向大于坡面走向为正);滑动面的走向为 ΜC ? ,法向为 n ? ,滑体滑动的方向为 ΜΟ ? 。以 ΜC ? 为x′轴, n ? 为y′轴, ΜΟ ? 为z′轴,建立与原大地坐标系xyz(y轴方向为正北向)相关的空间转换直角坐标系,则x′轴与y′轴的单位向量 n 1 ? 与 n 2 ? 可分别简化为:
F s 0 = F s L ΟF ={Τ[(-A 11 tan ? j +A 21 ) cos θ sin (φ 0 +α)+ (A 12 tan ? j -A 22 ) cos θ cos (φ 0 +α)+ (-A 13 tan ? j +A 23 ) sin θ] cos (90°- arctan tanθ cosα -β 0 ) cos α cos θ}/[ L ΟB ?cos(arctan tanθ cosα ) ]?????? ??? (11)2.3 锚固方向角的三维优化
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