以巖質(zhì)邊坡中常見的平面滑動為研究對象,研究其最優(yōu)錨固方向角的計算方法。將錨索自由段單位長度能提供的最大抗滑增量作為目標控制變量,將坡面和滑動面特征參數(shù)與錨索設(shè)計參數(shù)作為優(yōu)化控制自變量,通過坐標系轉(zhuǎn)換得到的線性方程組對錨索的預拉力進行分解,并根據(jù)錨索支護時的三維模型建立了錨索自由段長度的優(yōu)化公式,進而推導了用于錨固方向角三維優(yōu)化的新計算方程。在該方程的基礎(chǔ)上借助MATLAB軟件中的fmincon函數(shù)對錨索加固方向不受限制時的錨固方向角進行了優(yōu)化。最后通過錨固方向角敏感性分析與工程實例分析相結(jié)合,證明了推薦的最優(yōu)錨固方向角計算方法的有效性與先進性。新方法有效地解決了邊坡坡面與滑動面走向存在夾角時最優(yōu)錨固方向角的求解問題,可進一步提高錨索的錨固效益,降低邊坡的支護費用。 

【文章來源】：地質(zhì)科技通報. 2020,39(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

錨固方向角優(yōu)化流程圖

在順層巖質(zhì)邊坡中,一般巖層走向與坡面走向并不完全一致,而是存在一定的夾角,在工程設(shè)計中往往會忽略該夾角的影響[18],致使最優(yōu)錨固方向角的求解存在誤差,難以充分發(fā)揮錨索的錨固性能。為全面解決這一問題,所建考慮坡面與滑動面走向夾角的空間計算模型如圖2所示。假設(shè)面AOB為巖質(zhì)邊坡坡面,其傾向為φ0,傾角為β0;面AOC為滑動面,其傾向為φ1,傾角為β1,摩擦角為?j;坡面和滑動面走向之間的夾角為δ(以滑動面走向大于坡面走向為正);滑動面的走向為 ΜC ? ,法向為 n ? ,滑體滑動的方向為 ΜΟ ? 。以 ΜC ? 為x′軸, n ? 為y′軸, ΜΟ ? 為z′軸,建立與原大地坐標系xyz(y軸方向為正北向)相關(guān)的空間轉(zhuǎn)換直角坐標系,則x′軸與y′軸的單位向量 n 1 ? 與 n 2 ? 可分別簡化為:

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 錨固方向角的三維優(yōu)化


本文編號：3102444