复合土钉支护结构的稳定性及其影响因素的敏感性分析

发布时间：2020-09-29 14:43

　　复合土钉支护结构的稳定性分析大多是在土钉墙的基础上展开的,工程实践和研究中常用极限平衡法进行稳定性分析,由于滑移面受到土层参数和基坑形状等因素的影响,所以如何确定滑移面的位置成了极限平衡法分析稳定性时的难点;在分析各因素对支护结构稳定性的影响时,最常用的方法是假设某一因素在合理区域内变化而其余因素均保持不变,然后根据绘制曲线的变化幅度进行判断,但是该方法只能分析出各因素变化对稳定性指标的影响趋势,并不能判断各因素对稳定性的影响程度。针对上述问题,本文在已有研究基础上主要对复合土钉支护结构稳定性和稳定性影响因素的敏感性进行分析,具体内容如下:(1)首先,本文从锚杆复合土钉支护结构的构造组成入手阐述了该复合结构进行加固的作用机理,并分析了加固过程中土体参数变化的原因;其次,根据土钉的破坏形式,结合复合结构的特点分析锚杆复合土钉结构的破坏模式,并根据已有研究,总结了在支护结构稳定性分析中常用的滑移面形式;最后,对现有的支护结构稳定性分析方法和滑移面的搜索方式进行归纳,阐述各种方法的原理和优缺点,为本文的研究提供理论支撑。(2)本文在假设复合土钉支护的滑移面为抛物线形的基础上,借鉴传统条分法的思想,采用积分法对锚杆复合土钉结构的内部稳定性进行分析,然后以滑移面上抗滑力与下滑力的比值来求解稳定性系数,在此基础上推导滑移面上滑出点的位置坐标与稳定性系数之间的函数关系式,并用MATLAB中的遗传算法在滑出点的可能区域内进行动态搜索,得到最小的稳定性系数和其相对应的滑移面滑出点的位置坐标,最后将本文推导的计算方法用于某一基坑工程的稳定性进行分析,并从理正深基坑7.0和FLAC~(3D)两方面的计算结果来验证其合理性。(3)根据相应规范合理地选择因素和水平,在正交试验的基础上,利用本文建立的稳定性分析模型,选择稳定系数和滑移面位置作为锚杆复合土钉结构稳定性的响应指标,从不可控因素和可控因素两方面着手,分析支护结构稳定性影响因素的敏感性,探讨各因素对复合土钉结构稳定性影响的主次关系。
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU753
【部分图文】：

界面图,界面,命令行

为了得到式(3.27)的最优解，本章采用 MATLAB 编制计算程序，用其自算法进行动态搜索，以期得到不同滑出点与其对应的稳定性系数间的关系算法采用人工进化的方式对目标函数在其可行域内进行随机的搜索，这是把问题域中的每一个可能解看成是群体中的个体，以此来根据目标函域内的每个个体进行评价，通过进化规则来不断地得到更优的群体，然并行的搜索方式从优化群体中找到最优的个体，这一个体即为满足要求[61]。与传统的搜索方式相比，GA 与所要求解问题的领域无关，而且适性、多目标等复杂问题，因此被广泛应用。但是 GA 编译过程复杂，为一问题，让使用者们能够更有效地使用 GA 处理相关问题，研究者们将GA 语句进行封装并放在 MATLAB 中，以便让使用者们可以直接调用。GTLAB 中的实现方法有以下两种：(1) 命令行函数调用 GA，在 MATLAB 命令行中输入[x fval]=ga(@fitners, options)语句进行调用。(2) 用图形用户界面 GUI 调用 GA，在 MATLAB 命令行中输入 optimto具箱选择 GA(图 3.3 所示)，然后对 GA 中的各参数进行设置。

复合土钉,张拉值,结果对比分析,工程概况

26图 3.4 GA 的计算流程图例结果对比分析工程概况基坑工程高度为 12.1m，开挖深度内为粉土，坡顶荷载取 q=20kP用复合土钉结构，锚杆和土钉的杆体材料采用 HRB400 级钢筋，锚力张拉值为 120kN，锁定值为 100kN。其主要的物理力学性质如护结构设计情况如图 3.5 所示，本工程的安全系数取 1.3。

算法,强度折减,滑移面,失稳判据

28图 3.7 GA 算法寻优过程值模拟分析结果对比步说明该计算方法的合理性，采用强度折减法对本章强度折减法分析稳定性时得到的结果会因为选用的判对均质土坡的稳定性分析时，分别以特征部位坡脚或坡区是否贯通作为失稳判据时所得稳定性系数具有一致衡法所得结果相近[63-64]。本文需要判断滑移面是否被锚对滑移面的形状做一大致的判断，所以本文选用塑性进行分析。 FLAC3D进行稳定性分析，根据工程实例建立平面模度取 42m。该模型共划分 2445 个单元，5076 个节点件，即除了顶面外各面均为法向约束，顶面自由。为

【参考文献】