一种选取抗滑桩截面形状的定量方法技术

本发明专利技术公开了一种选取抗滑桩截面形状的定量方法，采用二维数值模拟方法计算不同截面形状抗滑桩的抗滑力；建立响应面以根据土体参数和抗滑桩截面形状参数高效计算抗滑力；利用蒙特卡洛模拟生成随机土体参数，输入响应面模型，高效计算抗滑力的平均值和标准差；利用抗滑力的平均值和标准差，计算抗滑力的信噪比作为抗滑桩横截面形状稳健性的评价指标，对比不同截面形状抗滑桩的信噪比。本发明专利技术提出的一种能够根据定量指标选择抗滑桩截面形状的方法，设计人员可以根据具体数值确定不同抗滑桩截面形状的稳健性，进而从稳健性的新角度选取截面形状。面形状。

【技术实现步骤摘要】
一种选取抗滑桩截面形状的定量方法


[0001]本专利技术属于岩土工程
，具体为一种选取抗滑桩截面形状的定量方法。

技术介绍

[0002]抗滑桩是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱，用以支挡滑体的滑动力，起稳定边坡的作用，适用于浅层和中厚层的滑坡，是一种抗滑处理的主要措施抗滑桩是防治大型滑坡的常用加固措施。选取合理的抗滑桩截面形状对平衡抗滑桩造价和加固效果至关重要。桩截面尺寸越大、间距越小，抗滑桩间土拱效应越好，抗滑桩能够提供的抗滑力越大，但是造价也越高。考虑到土拱效应和施工方便，不同截面形状(如圆形、矩形和梯形)的抗滑桩已广泛用于滑坡治理。设计者通常根据确定的土体参数对不同截面形状抗滑桩提供的抗滑力进行量评估，并根据抗滑力的大小选择合适的抗滑桩截面形状。然而，土体参数存在显著的不确定性，这种不确定性将影响抗滑力的计算结果，并导致其具有不确定性，进而影响抗滑桩截面形状的选取。

技术实现思路

[0003]针对
技术介绍
中存在的问题，本专利技术建立不同截面形状抗滑桩抗力的计算方法，考虑土体参数的不确定性，评估每种横截面形状的设计稳健性，基于设计稳健性指标选择最优的抗滑桩横截面形状。本专利技术不仅有效考虑了土体参数的不确定性，而且建立了一种定量计算稳健性指标的方法，为设计者选择最优的抗滑桩截面形状提供定量指标。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0005]本专利技术公开了一种选取抗滑桩截面形状的定量方法，其包括以下步骤：
[0006]步骤一，采用二维数值模拟方法计算不同截面形状抗滑桩的抗滑力；
[0007]步骤二，基于二维数值模拟方法的抗滑力计算结果，建立响应面以根据土体参数和抗滑桩截面形状参数高效计算抗滑力；
[0008]步骤三，针对每种抗滑桩截面形状，为考虑土体参数的不确定性，利用蒙特卡洛模拟生成随机土体参数，输入响应面模型，高效计算抗滑力的平均值和标准差；
[0009]步骤四，利用抗滑力的平均值和标准差，计算抗滑力的信噪比作为抗滑桩横截面形状稳健性的评价指标，信噪比越大，稳健性越好；
[0010]步骤五，在抗滑桩截面积相同的情况下，对比不同截面形状抗滑桩的信噪比，信噪比最大的抗滑桩截面形状稳健性最好，作为最终的抗滑桩截面形状选择结果；
[0011]步骤六，同一抗滑桩截面形状在不同的截面参数组合下，形成多组设计；计算每个设计相应的造价。
[0012]优选地，抗滑力是指抗滑桩提供的最大侧向阻力，是设计人员选择抗滑桩截面形状的主要依据。本专利技术采用二维数值模拟方法模拟滑坡体和抗滑桩间的相互作用，并记录模拟过程中抗滑桩提供的侧向阻力演化过程，侧向阻力的最大值作为该截面形状抗滑桩提供的抗滑力。为了模拟给定深度下抗滑桩和滑坡体之间的相互作用，在数值模型的初始阶
段，将根据深度计算的水平应力施加给每个单元，为提高抗滑力的计算效率，采用如下的响应面来替代二维数值计算模型：
[0013][0014]式中，P
u
为抗滑力；θ
i
表示土体参数(粘聚力或内摩擦角)；a0，a
i
和c
i
为响应面的未知系数，响应面中共有5个未知系数，通过5组方程来求解这5个未知系数，构建{μ
θ1
,μ
θ2
}，{μ
θ1
±
mσ
θ1
,μ
θ2
}和{μ
θ1
,μ
θ2
±
mσ
θ2
}共5组土体参数，其中，μ
θ1
和σ
θ1
代表土体粘聚力的平均值和标准差，μ
θ2
和σ
θ2
代表土体内摩擦角的平均值和标准差；m取为1或2或3。
[0015]优选地，建立响应面后，采用模特卡洛模拟随机生成5000～10000组土体的粘聚力和内摩擦角，将每组粘聚力和内摩擦角输入响应面，计算得到5000～10000组抗滑力，统计抗滑力的平均值和标准差。
[0016]优选地，基于抗滑力的平均值和标准差，采用如下式所示的信噪比作为不同截面形状抗滑桩的稳健性指标：
[0017][0018]式中，μ
p
为抗滑力的平均值，σ
p
为抗滑力的标准差。
[0019]优选地，对每一种抗滑桩截面形状，在不同的截面参数组合下，将形成多组设计；每个设计都可以计算得到相应的造价(C)和稳健性指标(SNR)，抗滑桩的造价用单位桩间距的截面积表示：
[0020][0021]式中，A为抗滑桩的截面面积，D1为抗滑桩的桩间距。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]1.本专利技术提出的一种能够根据定量指标选择抗滑桩截面形状的方法，设计人员可以根据具体数值确定不同抗滑桩截面形状的稳健性，进而从稳健性的新角度选取截面形状。
[0024]2.本专利技术提出的方法能够考虑土体粘聚力和内摩擦角的不确定性，克服传统方法只能在确定土体参数条件下根据抗滑力大小选取截面形状的不足。
[0025]3.本专利技术通过信噪比指标，可同时考虑抗滑力平均值和标准差的共同影响，使得选取的抗滑桩截面形状既满足抗滑力大小的要求，又满足抗滑力对土体参数变化稳健性的要求。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例1中造价和稳健性关系图；
[0027]图2为本专利技术实施例2中造价和稳健性计算结果示意图；
具体实施方式
[0028]为进一步了解本专利技术的内容，结合实施例对本专利技术作详细描述，以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。
[0029]实施例1
[0030]本实施例涉及一种选取抗滑桩截面形状的定量方法，其包括以下步骤：
[0031]步骤一，采用二维数值模拟方法计算不同截面形状抗滑桩的抗滑力；
[0032]步骤二，基于二维数值模拟方法的抗滑力计算结果，建立响应面以根据土体参数和抗滑桩截面形状参数高效计算抗滑力；
[0033]步骤三，针对每种抗滑桩截面形状，为考虑土体参数的不确定性，利用蒙特卡洛模拟生成随机土体参数，输入响应面模型，高效计算抗滑力的平均值和标准差；
[0034]步骤四，利用抗滑力的平均值和标准差，计算抗滑力的信噪比作为抗滑桩横截面形状稳健性的评价指标，信噪比越大，稳健性越好；
[0035]步骤五，在抗滑桩截面积相同的情况下，对比不同截面形状抗滑桩的信噪比，信噪比最大的抗滑桩截面形状稳健性最好，作为最终的抗滑桩截面形状选择结果；
[0036]步骤六，同一抗滑桩截面形状在不同的截面参数组合下，形成多组设计；计算每个设计相应的造价。
[0037]抗滑力是指抗滑桩提供的最大侧向阻力，是设计人员选择抗滑桩截面形状的主要依据。本专利技术采用二维数值模拟方法模拟滑坡体和抗滑桩间的相互作用，并记录模拟过程中抗滑桩提供的侧向阻力演化过程，侧向阻力的最大值作为该截面形状抗滑桩提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种选取抗滑桩截面形状的定量方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤一，采用二维数值模拟方法计算不同截面形状抗滑桩的抗滑力；步骤二，基于二维数值模拟方法的抗滑力计算结果，建立响应面以根据土体参数和抗滑桩截面形状参数高效计算抗滑力；步骤三，针对每种抗滑桩截面形状，利用蒙特卡洛模拟生成随机土体参数，输入响应面模型，计算抗滑力的平均值和标准差；步骤四，利用抗滑力的平均值和标准差，计算抗滑力的信噪比作为抗滑桩横截面形状稳健性的评价指标；步骤五，在抗滑桩截面积相同的情况下，对比不同截面形状抗滑桩的信噪比，信噪比最大的抗滑桩截面形状稳健性最好，作为最终的抗滑桩截面形状选择结果；步骤六，同一抗滑桩截面形状在不同的截面参数组合下，形成多组设计；计算每个设计相应的造价。2.根据权利要求1所述的选取抗滑桩截面形状的定量方法，其特征在于，在数值模型的初始阶段，将根据深度计算的水平应力施加给每个单元，采用如下响应面来替代二维数值计算模型：式中，P
u
为抗滑力；θ
i
表示土体参数；a0，a
i
和c
i
为响应面的未知系数，响应面中共有5个未知系数，通过5组方程来求解这5个未知系数，构建{μ
θ1
,μ
θ2
}，{μ

【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，姚宇超，安妮，孙红月，吕庆，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：