[发明专利]一种抗滑桩加固堆积层滑坡稳健性优化设计的方法

说明书

本发明公开了一种抗滑桩加固堆积层滑坡稳健性优化设计的方法，其特征在于，其包括以下步骤：定义抗滑桩加固堆积层滑坡系统，并将其输入参数划分为设计参数和噪声因素；建立抗滑桩的设计空间；量化噪声因素的不确定性；计算满足安全性要求的所有可行设计的稳健性指标和工程造价；获取优化设计和最优设计。本发明基于岩土工程稳健性设计原理，将影响土石混合体力学参数的因素视为噪声因素，通过调整抗滑桩的设计参数，使得抗滑桩加固堆积层滑坡整体安全系数对噪声因素的变化不敏感，同时又满足安全性要求和经济性要求。

技术领域

本发明属于岩土工程技术方法领域，尤其涉及一种抗滑桩加固堆积层滑坡稳健性优化设计的方法。

背景技术

堆积层滑坡是一种严重威胁人民生命财产安全的常见自然地质灾害，其滑坡体物质是一种由土体和块石混合而成的土石混合体。由于构成土石混合体的土体和块石在粒径和强度之间差异极大，土石混合体的力学性质通常具有较大的变异性。近几十年来，抗滑桩作为一种支挡结构，已被广泛用于加固堆积层滑坡。在对抗滑桩加固堆积层滑坡进行优化设计时，以往基于可靠度的优化设计方法能较好地处理土石混合体力学参数的变异性，但该优化设计方法需建立在具有明确统计规律的土石混合体力学参数基础上。然而，在实际工程中往往难以获得准确的土石混合体力学参数统计规律。有鉴于此，本发明基于岩土工程稳健性设计原理，将影响土石混合体的力学参数的因素视为噪声因素，通过调整抗滑桩的设计参数，使得抗滑桩加固堆积层滑坡整体安全系数对噪声因素的变化不敏感(即：满足稳健性要求)，同时又满足安全性要求和经济性要求。

发明内容

在开展抗滑桩加固堆积层滑坡优化设计时，针对以往基于可靠度的优化设计方法难以考虑土石混合体力学参数统计规律的不确定性这一问题，本发明提出了一种抗滑桩加固堆积层滑坡稳健性优化设计的方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种抗滑桩加固堆积层滑坡稳健性优化设计的方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：定义抗滑桩加固堆积层滑坡系统，并将其输入参数划分为设计参数和噪声因素。抗滑桩加固堆积层滑坡系统的输入参数有：滑坡体的厚度H和倾角α，土体的黏聚力c_m、内摩擦角和重度γ_m，块石的休止角δ、含石量VBP和重度γ_b，地下水的深度z_w和重度γ_w，以及抗滑桩的桩径D、中心间距S和表示抗滑桩所在位置到滑坡体后缘之间水平距离的桩位B。根据岩土工程稳健性设计原理，抗滑桩的桩径D、中心间距S和桩位B因在工程实践中常由设计人员指定，因此它们被归为设计参数；而土体的黏聚力c_m、土体的内摩擦角块石的含石量VBP、块石的休止角δ以及地下水深度z_w通常表现出显著的变异性，因此它们被归为噪声因素。

步骤2：建立抗滑桩的设计空间。根据抗滑桩设计参数的典型取值范围、工程经验和设计规范，选择离散的设计参数个数。抗滑桩的设计空间d即由不同设计参数(D,S,B)的组合构成，用M表示设计空间d中抗滑桩设计的数量。

步骤3：量化噪声因素的不确定性。噪声因素的变化可归因于其固有的变异性、测量误差和转换的不确定性。在典型的岩土工程实践中，噪声因素的不确定性可根据地质调查和岩土工程试验，并结合文献或当地工程经验进行评估。

步骤4：计算满足安全性要求的所有可行设计的稳健性指标和工程造价。进一步的，所述步骤4又包括如下5个步骤：

步骤4.1：对于设计空间d中的第i组设计参数d_i，由蒙特卡罗模拟随机生成N_s组噪声因素的变异系数(COV)。

步骤4.2：对于每一组COV，再由蒙特卡罗模拟随机生成N_t组噪声因素。