[发明专利]一种获取碳酸岩裂隙边坡挡土墙最优体型参数的方法

权利要求书

1.一种获取碳酸岩裂隙边坡挡土墙最优体型参数的方法，其特征在于：包括：

步骤1、拟定碳酸岩裂隙边坡和挡土墙的基本参数；

步骤2、计算碳酸岩裂隙边坡滑体的剩余推力；

步骤3、建立求解碳酸岩裂隙边坡挡土墙最优体型参数的数学规划模型；

步骤4、求解碳酸岩裂隙边坡挡土墙最优体型参数的数学规划模型，获得挡土墙的最优体型参数；

所述步骤2具体为：

步骤2.1、建立碳酸岩裂隙边坡滑体底滑面的倾角约束方程，具体为：

步骤2.2、计算碳酸岩裂隙边坡滑体的自重，具体为：

步骤2.3、计算碳酸岩裂隙边坡滑体的剩余推力：碳酸岩裂隙边坡滑体在竖直方向受的自重G_r和顶部集中力F_r的作用；G_r和F_r沿平行于滑体底面方向的分量产生下滑力，同时G_r和F_r沿垂直于滑体底面方向的分量与滑体底面的凝聚力共同产生抗滑力；碳酸岩裂隙边坡滑体的剩余推力等于“G_r和F_r沿平行于滑体底面方向的分量产生的下滑力”减去“G_r和F_r沿垂直于滑体底面方向的分量与滑体底面的凝聚力共同产生的抗滑力”；剩余推力具体计算为：

式中：β是碳酸岩裂隙边坡滑体底滑面的倾角，H_s是碳酸岩裂隙边坡的高度，H_c是碳酸岩裂隙边坡的垂直溶蚀裂隙的深度；L是碳酸岩裂隙边坡滑体顶面的宽度；G_r是碳酸岩裂隙边坡滑体的自重，γ_s是碳酸岩裂隙边坡岩体的容重；F_c是碳酸岩裂隙边坡滑体的剩余推力，F_r是碳酸岩裂隙边坡滑体顶部作用的集中力，是碳酸岩边坡岩体的内摩擦角，c_s是碳酸岩边坡岩体的凝聚力，K是碳酸岩裂隙边坡的稳定性安全系数；

所述步骤3具体为：

步骤3.1、建立挡土墙最优体型目标函数：

将挡土墙的顶面宽度、底面宽度设为最优体型参数变量，当碳酸岩裂隙边坡的稳定性安全裕度达到规定要求时，求解使得挡土的截面面积最小的挡土墙的顶面宽度、底面宽度的最优值，具体为：

步骤3.2、建立挡土墙的力平衡约束方程：

建立挡土墙沿水平方向的力平衡约束方程：

S_d-F_ccosβ＝0

建立挡土墙沿竖直方向的力平衡约束方程：

步骤3.3、建立挡土墙绕墙趾转动的力矩平衡约束方程：

步骤3.4、建立挡土墙底面的剪切屈服约束方程：

步骤3.5、建立碳酸岩裂隙边坡稳定性安全裕度的约束方程：

步骤3.6、建立求解碳酸岩裂隙边坡挡土墙最优体型参数的数学规划模型，具体为：集成上述的挡土墙最优体型目标函数、挡土墙的力平衡约束方程、挡土墙的力矩平衡约束方程、挡土墙底面的剪切屈服约束方程和碳酸岩裂隙边坡稳定性安全裕度的约束方程，得到求解碳酸岩裂隙边坡挡土墙最优体型参数的数学规划模型如下：

式中：Minimize表示“求最小”，A_d是挡土墙的截面面积，D_u是挡土墙顶面的宽度，D_d是挡土墙底面的宽度，D_d＝D_u+H_s/tanθ，θ是挡土墙的临空面的倾角，H_s是碳酸岩裂隙边坡的高度；S_d是挡土墙底面的切向力，F_c是碳酸岩裂隙边坡滑体的剩余推力，β是碳酸岩裂隙边坡滑体底滑面的倾角；N_d是挡土墙底面的法向力，γ_w是挡土墙的容重；K是碳酸岩裂隙边坡的稳定性安全系数，是挡土墙底面的内摩擦角，c_w是挡土墙底面的凝聚力；δ是碳酸岩裂隙边坡的稳定性安全裕度；H_c是碳酸岩裂隙边坡的垂直溶蚀裂隙的深度，L是碳酸岩裂隙边坡滑体顶面的宽度，G_r是碳酸岩裂隙边坡滑体的自重，γ_s是碳酸岩裂隙边坡岩体的容重，F_r是碳酸岩裂隙边坡滑体顶部作用的集中力，是碳酸岩边坡岩体的内摩擦角，c_s是碳酸岩边坡岩体的凝聚力。