【正文】 除此之外，還有 黃金分割法、內(nèi)點(diǎn)法、復(fù)合型法、遺傳算法等，在本文中，未對(duì)各優(yōu)化方法的優(yōu)劣進(jìn)行比較分析，所以在今后的工作中有待進(jìn)一步研究。因此為了擴(kuò)大優(yōu)化模型的適用范圍，可以在構(gòu)建數(shù)學(xué)模型中應(yīng)做進(jìn)一步的改善。 金家灣 滑坡這一工程實(shí)例，對(duì)其支擋結(jié)構(gòu)物抗滑擋土墻的截面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。 展望 由于本文作者水平有限，對(duì)滑坡治理工程中擋土墻截面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究還有待進(jìn)一步深入。治理過(guò)程中，首先對(duì)邊坡進(jìn)行部分削方，再進(jìn)行整坡填縫、修建排水溝，然后在邊坡體前緣設(shè)置護(hù)坡抗滑擋土墻，最后對(duì)坡面進(jìn)行植被護(hù)坡。 ，確定了 金家灣 滑坡的綜合治理方案。優(yōu)化結(jié)果與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果相比，截面優(yōu)化約 ％，直接工程費(fèi)用節(jié)省約 11 萬(wàn)元。 。 ，只是發(fā)生局部性的滑坡（塌），整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。故高陡的地形為滑坡的形成發(fā)展提供了有利的地形條件；區(qū)內(nèi)邊坡松散土層較厚，殘坡積層 30 與全風(fēng)化層厚度達(dá)十幾至二十幾米，土體結(jié)構(gòu)松散，空隙比較高一般大于 ，含水率大在30%~50%之間，處于可塑 ~流塑狀態(tài)，巖土體力學(xué)強(qiáng)度性質(zhì)也較低；臺(tái)風(fēng)季節(jié)強(qiáng)降雨是區(qū)內(nèi)滑坡發(fā)生的重要誘發(fā)因素?？辈閰^(qū)內(nèi)開(kāi)挖邊坡坡度為 45~65176。因此，對(duì)滑坡進(jìn)行研究及防治具有重要的實(shí)踐和理論意義。 近年來(lái)，由于人類(lèi)工程活動(dòng)和臺(tái)風(fēng)季節(jié)的強(qiáng)降水影響，致使后山邊坡多處發(fā)生失穩(wěn)，成災(zāi)危險(xiǎn)性很大。因此，治理工程是急需的，方案是積極可行的?；陆?jīng)過(guò)治理 非但可以減免災(zāi)害，還可美化環(huán)境。 ，可有效地調(diào)節(jié)地方性小氣候，起到凈化空氣、減小風(fēng)速、消除粉塵和減小噪聲污染的作用，從而為人類(lèi)創(chuàng)造良好的生存環(huán)境。 ，可將 80％的雨水通過(guò)截水溝將其排出，從而避免坡面地表受水流的沖刷和切割，使地面保持完好免遭破壞。因此災(zāi)害治理有利于國(guó)防建設(shè)，能促進(jìn)浙江省經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對(duì)穩(wěn)定社會(huì)、安定民心、繁榮社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)等有著多方積極作用，其社會(huì)效益難以估量。 社會(huì)效益分析 金家灣 滑坡災(zāi)害的潛在威脅，致使山腳居民和 幼兒園 師生人心惶恐，一籌莫展，難以安居樂(lè)業(yè)。 29 治理工程效益分析 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估 經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，遭受 金家灣 滑坡威脅的固定資產(chǎn)超過(guò)千萬(wàn)元，包括十多間民房和 一家幼兒園 教學(xué)樓，滑坡災(zāi)害治理后 ，使居民生命及財(cái)產(chǎn)得到了保障，使 幼兒園 師生的人身安全得到保障。 。 。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比，工程直接費(fèi)用減少約 元。 經(jīng)費(fèi)預(yù)算 本工程概算參考市場(chǎng)價(jià)進(jìn)行編制，工程概算見(jiàn)表 56。設(shè)計(jì)截排水溝流量 、排水溝流量 ，滿(mǎn)足截排水要求。 根據(jù)《浙江省短歷時(shí)暴雨》計(jì)算出百年一遇年最大 24小時(shí)雨量為 496mm，最大 1小時(shí)雨量為 。坡腳擋墻底設(shè)置邊溝一條，溝寬 ，溝深， 厚的蒸壓灰砂標(biāo)準(zhǔn)磚塊砌筑。截水溝內(nèi)水引至坡腳的縱向排水溝，排水溝斷面型式為矩形，溝底寬 ，深 ， （見(jiàn)附圖 9）。在削放邊坡坡頂以上 5m 以外設(shè)置截水溝 1條，并從邊坡兩側(cè)和中部負(fù)地形處引到坡腳。坡面修整邊界見(jiàn)平面布置圖及剖面圖 。削方施工避開(kāi)雨季，削方后對(duì)裸露坡面盡快復(fù)綠。擋墻后側(cè)一般需要回填，頂部用粘土壓實(shí)，防治雨水入滲，回填后的邊坡平臺(tái)以 10%的坡率外傾，便于坡面水排泄順暢。 26 表 55 支擋后各潛在滑面工況二下穩(wěn)定性計(jì)算結(jié) 果 工況 剖面編號(hào)（滑面編號(hào)） 天然 +暴雨（工況二） 22′ 剖面 hm1 33′ 剖面 hm2 77′ 剖面 hm3 該段邊坡沿線(xiàn)陡坎處均采用削放坡進(jìn)行坡面修整，坡腳擋墻僅西側(cè)段 15m 長(zhǎng)坡頂高程為 892m，其余段均為 894m，擋墻上方設(shè)置 2m 寬的平臺(tái)，平臺(tái)坡率 10%，平臺(tái)上方采用不大于 1: 的坡率削放坡。 計(jì)算結(jié)果可得出以下結(jié)論：邊坡坡腳砌筑抗滑擋墻后，坡頂按設(shè)計(jì)坡率放坡后，在暴雨工況下，典型代表性剖面的整體穩(wěn)定性系數(shù)均大于安全系數(shù) ，邊坡不會(huì)沿?fù)鯄Φ撞考舫觥? 24 表 54 優(yōu)化截面各參數(shù)結(jié)果 H=7m H= H= 允許值 基底寬度 B 抗滑移穩(wěn)定性 Kc 抗傾覆穩(wěn)定性 Ko 偏心距 e 0 墻趾地基承載力（ kPa） 墻踵地基承載力 (kPa) 平均地基承載 力 (kPa) 墻底 截面 強(qiáng)度 壓應(yīng)力 (kPa) 拉應(yīng)力 (kPa) 0 0 0 剪應(yīng)力 (kPa) 臺(tái)頂 截面 強(qiáng)度 壓應(yīng)力 (kPa) 拉應(yīng)力 (kPa) 0 0 0 剪應(yīng)力 (kPa 圖 52 支擋后剖面 22′ 潛在滑面（ hm1）計(jì)算模型 25 圖 53 支擋后剖面 33′ 潛在滑面（ hm2）計(jì)算模型 圖 54 支擋后剖面 77′ 潛在滑面（ hm3）計(jì)算模型 邊坡設(shè)計(jì)抗滑擋墻后，對(duì)邊坡整體穩(wěn)定性進(jìn)行校核。擋墻設(shè)置 3 排泄水孔，上下交錯(cuò)布置，縱、橫向間距均為 2m，采用φ 100mmPVC 管 。綜合考慮后，邊坡按設(shè)計(jì)高程為 h=7m 的坡率設(shè)計(jì)。 ，計(jì)擋墻后主動(dòng)土壓力 195KN，地基容許承載力 145KPa 得截面優(yōu)化結(jié)果，見(jiàn)表 54。擋墻底摩擦系數(shù) ，墻 后填土綜合內(nèi)摩擦角 33176。具體設(shè)計(jì)時(shí)，擋土墻的高度在程序中要提前給定，分別賦值為 H=， H=， H=7m。 9939。 7739。 2239。在典型剖面處的尺度見(jiàn)表 53。根據(jù)工程地質(zhì)勘查和野外地質(zhì)調(diào)查，擋墻根據(jù)地形設(shè)計(jì)墻頂高程為 894m，西側(cè) 15m 長(zhǎng)拐彎至公路段坡腳擋墻坡頂高程為 892m。所以設(shè)計(jì)推力取擋土墻后的主動(dòng)土壓力。 ，墻背與墻后填土摩擦角為 15176。 防治工程分項(xiàng)設(shè)計(jì) (優(yōu)化設(shè)計(jì) ) 本文設(shè)計(jì)采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，基本設(shè)計(jì)原則與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相同，但是設(shè)計(jì)步驟有所不同。邊坡上方設(shè)置截排水系統(tǒng)。 可以穩(wěn)定邊坡，坡面綠化后，景觀效果較好。 可以穩(wěn)定邊坡。 相對(duì)較小，工序相對(duì)簡(jiǎn)單 相對(duì)較小 可以穩(wěn)定邊坡，對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞較大。三種設(shè)計(jì)方案比選見(jiàn)表51，在確保安全的前提下，建議采用比較經(jīng)濟(jì)，施工簡(jiǎn)單易行的方案：坡腳抗滑擋墻 +擋墻上方削填方，并做好邊坡復(fù)綠工程和區(qū)內(nèi)截排水系統(tǒng)。采用重力式漿砌塊石擋土墻為主要支擋結(jié)構(gòu)措施，若擋墻太高，一方面地基承載力不足，另一方面主動(dòng)土壓力很大，擋墻難以提供足夠的抗滑能力，若擋墻小于 6m，則較為經(jīng)濟(jì)，且能對(duì)坡腳進(jìn)行有效反壓；采用樁板式抗滑擋土墻或樁基托梁擋土墻方案，樁基礎(chǔ)方案的優(yōu)點(diǎn)是可大大提高地基承載力，并能防止坡體發(fā)生深層滑動(dòng)，提高擋墻抗滑能力，適用于較高陡的邊坡，其缺點(diǎn)是施工較麻煩且時(shí)間長(zhǎng)，工程造價(jià)高 ，且因距離房屋較近，樁體開(kāi)挖易影響已建造民房基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。 ： 抗滑擋墻屬被動(dòng)支擋措施，常用的有重力式抗滑擋土墻、樁板式抗滑擋土墻、樁基托梁擋土墻。該工程項(xiàng)目地點(diǎn)交通較便利，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查訪(fǎng)問(wèn)，附近 2 公里內(nèi)有適宜堆填的場(chǎng)地，堆填容量可達(dá) 1萬(wàn)多方。針對(duì)此類(lèi)邊坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生類(lèi)型和規(guī)模，防治方 案一般采用削放坡、抗滑擋墻、格構(gòu)錨桿等加固方案。錨索抗滑樁的設(shè)計(jì)方法和施工工藝在我國(guó)應(yīng)用也較為成熟。 預(yù)應(yīng)力錨索框架適用于推力較大、抗滑擋墻難以奏效的情況，一般布置在滑坡剪出口附近。一方面可以利用植物根系的固土作用，增強(qiáng)滑坡穩(wěn)定性；另一方面可以利用植物的蒸騰作用，可疏干表層土體；再者，可以起到調(diào)節(jié)氣候、美化環(huán)境和促進(jìn)生態(tài)環(huán)境向良性發(fā)展的作用。 （ 2） 在滑坡外圍修建截水溝，攔截滑坡四周來(lái)水，以阻止水流入滑坡范圍。 地表排水工程是防止地表水滲入滑坡體內(nèi)，改變滑坡土體物理力學(xué)性質(zhì) 的一項(xiàng)減滑措施。對(duì)于滑坡的主滑地段可采取挖方卸載等減重措施；對(duì)抗滑地段可采取堆方壓腳等壓重措施。減滑工程目的在于改變滑坡的地形、土質(zhì)、地下水狀況，而使滑坡運(yùn)動(dòng)得以停止或緩和；抗滑工程則在于利用支擋構(gòu)筑物來(lái)進(jìn)行抗滑。 ，防治工程設(shè)計(jì)使用年限為 50 年。 、簡(jiǎn)單易行，盡量節(jié)省工程投資。 。若不及時(shí)治理，一旦成災(zāi)，不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人身傷亡，更會(huì)造成不良的社會(huì)影響。潛在的滑坡隱患威脅到 金家灣 村民的生命財(cái)產(chǎn)安全。坡腳邊坡現(xiàn)狀高陡，坡體臨空，淺表部土體工程地質(zhì)性質(zhì)較差，遇到強(qiáng)降雨等不利條件容易發(fā)生淺表層局部失穩(wěn)。整個(gè) 金家灣 后山邊坡段， 累計(jì)發(fā)生過(guò) 6處大大小小的滑坡。 第五章 邊坡工程設(shè)計(jì)方案 邊坡工程設(shè)計(jì)的必要性和原則 邊坡工程設(shè)計(jì)的必要性 金家灣 滑坡自 2020年以來(lái)，發(fā)生了多次不同程度的滑坡。設(shè)計(jì)結(jié)果滿(mǎn)足安全穩(wěn)定性要求，同時(shí)滿(mǎn)足成本最優(yōu)化的要求。 19 圖 43 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)截面 圖 44 優(yōu)化設(shè)計(jì)截面 表 42 7m 擋土墻優(yōu)化設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 X1 X2 X3 X4 截面積 V 抗滑 Kc 抗傾覆 K0 基底應(yīng)力 p 優(yōu)化設(shè)計(jì) 124 傳統(tǒng)設(shè)計(jì) 0 0 117 允許值 145 由表中結(jié)果可看出，在選取與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定安全系數(shù)時(shí)，優(yōu)化后的擋土墻截面面積比原設(shè)計(jì)方案的要小，截面面積減小了約 ％，優(yōu)化后的成果還是可觀的。 9939。 7739。 2239。 x,f_opt,kk=funcCount 計(jì)算結(jié)果與分析 金家灣后山邊坡長(zhǎng)度大于 200m，各段縱剖面地面高程不一，據(jù)勘查報(bào)告，擋土墻各剖面處擋土墻設(shè)計(jì)高度不一，在 ~7m 之間（見(jiàn)表 41）。 Beq=[]。 B=[]。 =1e20。%不使用大規(guī)模問(wèn)題算法 =1e30。 =39。 =39。 %變量取值下限 VUB=[ ]。 M文件 定義為主程序 x0=[ ]。*145。 p=(px+pm)/2。 %偏心距 px=v/B*(1+6e/B)。%抗滑穩(wěn)定性 k0=My/M0。 %豎向力力矩 M0=195*cos(15/180*pi+a)*1/3*H。 %重力函數(shù) vf=G+195*sin(15/180*pi+a)。G4=*(x(2)*H+x(1)*H+x(3)*H+x(3)*h)*h*23。G2=x(1)*H^2*23。 G=v*23。a0=atan(x(4))。%截面積函數(shù) h=(x(2)+x(1)+x(3))*H*x(4)/(1x(3)*x(4))。 數(shù)學(xué)模型 由上述工程資料，可建立數(shù)學(xué)模型（圖如 41 所示），具體為： 基本參數(shù)： γ= ， δ=15176。, 黏聚力 0KPa。據(jù)勘查資料，邊坡治理工程采用重力式擋土墻 ,擋墻平均高度約 ~7m,墻后填土為塊石粘性土 ,填土與墻背摩擦系數(shù)取 δ=15176。設(shè)計(jì)變量為連續(xù)變量，得出的某些結(jié)果在施工中 難以實(shí)現(xiàn)，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以程序所求出的最優(yōu)截面面積為基礎(chǔ)，將給出的截面尺寸適當(dāng)調(diào)整，即可達(dá)到施工要求，且滿(mǎn)足安全和經(jīng)濟(jì)條件。其中 ck 為大于 1 的常數(shù)，這里取 ck=10，為事先給定的下限，為避免病態(tài)問(wèn)題，當(dāng) 后不再減小。 其中 ε為給定的小值。用單純形法求出ψ (x， v， r)的極小點(diǎn) x。具體步驟如下： 用乘子法將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為無(wú)約束極值問(wèn)題： 其中：