三峽永久船閘陡高邊坡開(kāi)挖的優(yōu)化設(shè)計(jì)


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三峽永久船閘陡高邊坡開(kāi)挖的優(yōu)化設(shè)計(jì)
摘要：本文針對(duì)三峽永久船閘陡高邊坡開(kāi)挖問(wèn)題，結(jié)合條分法，建立了沙太基模型和簡(jiǎn)化畢肖普模型，對(duì)不同開(kāi)挖角α下最危險(xiǎn)滑弧面進(jìn)行求解，給出了優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，并且通過(guò)搜索得出開(kāi)挖角α的最優(yōu)解。在最危險(xiǎn)滑弧面的求解過(guò)程中，利用了最危險(xiǎn)滑弧圓心的分布規(guī)律，減小了搜索區(qū)域，并通過(guò)改變步長(zhǎng)等辦法提出了優(yōu)化搜索方案，提高了搜索的效率。
本文還給出了最危險(xiǎn)圓弧的存在性及可解性的證明，討論了當(dāng)滑弧面不是圓弧時(shí)的一般解法，并討論工程費(fèi)用對(duì)R1和R2敏感性。對(duì)所給實(shí)例的求解結(jié)論：最少工程總費(fèi)用為692.57萬(wàn)元/米，對(duì)應(yīng)最優(yōu)開(kāi)挖角為61.3度。
關(guān)鍵詞：簡(jiǎn)化Bishop法 最危險(xiǎn)滑弧面 優(yōu)化搜索
問(wèn)題重述
三峽工程永久船閘是在山體中開(kāi)挖的既高又陡的深槽(槽中放置船閘)。 其剖面簡(jiǎn)化如圖一, 底寬為S米, 高為H米, 坡角為α(待求)。山體地應(yīng)力沿高度分布, 且與山體深度成正比, 即山體地應(yīng)力σ0＝μγH, 其中, 側(cè)壓力系數(shù)為μ, 山體的容重為γ, 山體的磨擦系數(shù)為K, 山體的粘聚力為C。巖體開(kāi)挖后, 由于重力和地應(yīng)力釋放作用, 邊坡可能沿某一圓弧面滑動(dòng)。為了保證開(kāi)挖后邊坡的穩(wěn)定,