[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

说明书

本发明公开了一种获取碳酸岩裂隙边坡挡土墙最优体型参数的方法，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。本发明以碳酸岩裂隙边坡为研究对象，通过拟定碳酸岩裂隙边坡和挡土墙的基本参数，并考虑与垂直溶蚀裂隙深度相关的碳酸岩裂隙边坡滑体的剩余推力、挡土墙的力平衡和力矩平衡，同时还考虑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，进而建立了理论严谨的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。

技术领域

本发明涉及一种获取碳酸岩裂隙边坡挡土墙最优体型参数的方法，属于岩质边坡稳定性分析技术领域。

背景技术

碳酸岩边坡在我国西南广泛分布，碳酸盐由于长期受到水和二氧化碳的侵蚀，碳酸岩边坡中存在大量溶蚀裂隙。受裂隙水的重力作用，碳酸岩边坡中的溶蚀裂隙一般沿竖直方向发展，当裂隙深度发展到一定深度时，碳酸岩边坡会处于不稳定状态，需要对其进行采取支护措施。

不稳定的临空面是竖直面的碳酸岩裂隙边坡经常采用重力式挡土墙进行支护，如图1所示；碳酸岩裂隙边坡的垂直溶蚀裂隙发展到一定深度时，碳酸岩裂隙边坡的滑体的抗滑力小于滑动力，产生剩余推力；此时在边坡临空面采用挡土墙进行支挡以平衡滑体的剩余推力。在挡土墙的设计过程中，需要满足以下四个条件：(1)挡土墙在滑体的剩余推力的作用下需保持力的平衡状态，保证不发生沿挡土墙底面的剪切滑动破坏；(2)挡土墙在滑体的剩余推力的作用下需保持力的力矩平衡状态，保证不发生绕墙趾的转动倾倒破坏；(3)挡土墙需具有一定的安全裕度；(4)挡土墙在保证不发生破坏的条件下，其体型需越小越好，以保证挡土墙建设的经济性。因此碳酸岩裂隙边坡挡土墙的设计是一个保证挡土墙有一定安全裕度条件下的体型最优化问题。

要建立获取碳酸岩裂隙边坡挡土墙最优体型参数的方法，需要解决以下三个方面的问题：(1)与垂直溶蚀裂隙深度相关的碳酸岩裂隙边坡滑体的剩余推力的数学表达式；(2)根据剩余推力建立挡土墙发生平动破坏和转动倾倒破坏的约束方程；(3)建立求解碳酸岩裂隙边坡挡土墙最优体型参数的最优化模型。

当前在岩土工程设计领域，还没有碳酸岩裂隙边坡挡土墙最优体型参数的方法。

发明内容

本发明提供了一种获取碳酸岩裂隙边坡挡土墙最优体型参数的方法，以获得碳酸岩裂隙边坡挡土墙的最优体型参数，为碳酸岩裂隙边坡的稳定性支护设计提供新方法。

本发明的技术方案是：一种获取碳酸岩裂隙边坡挡土墙最优体型参数的方法，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。

所述拟定碳酸岩裂隙边坡和挡土墙的基本参数，包括：确定碳酸岩裂隙边坡的几何参数；确定碳酸岩裂隙边坡的材料参数；确定碳酸岩裂隙边坡的外力参数和安全性控制参数；确定挡土墙临空面的倾角；确定挡土墙的材料参数。