【正文】 式中：λ為乘子： r 為罰系數(shù)； p為約束數(shù)。 變量非負(fù)約束條件： 14 優(yōu)化計(jì)算方法和程序框圖 上述問(wèn)題為一個(gè)帶約束非線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題，可用下列形式來(lái)表示： （ 1）求解 x1， x2， x3， x4： （ 2）使 V(x)=極小值； （ 3）約束條件： gj(xj)≤ 0， l， 2， 3?? 8。 基底偏心距約束條件： 其中： 式中： e 為偏心距； B 為擋土墻基底寬度；Σ G 為作用于擋土墻的全部豎向荷載之和；Σ M2 為各力對(duì)前趾端點(diǎn)力矩。 約束條件 涉及重力式擋土墻的穩(wěn)定驗(yàn)算，根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計(jì)》所述，提出以下約束條件：墻底抗滑移約束條件（不考慮墻趾前的被動(dòng)土壓力） V (x)?? (x 2?? 2x 1?? x 3)H 0 2 1 13 式中： [Kc]為容許抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；為計(jì)算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； f 為擋土墻底面與地基土之間的摩擦系數(shù)； G=V(x)*γ為擋土墻自重； E 為主動(dòng)土壓力；為墻背傾角 ,a=arctan(x3)；為墻后填土與墻背之間的摩擦角；為墻 ao=arctan(x4)。比如：要求墻面直立時(shí)，則可以設(shè)置擋墻墻面坡比為 。在模型圖中， E 為主動(dòng)土壓力。 x1 為墻頂寬度與擬選墻高 H0 之比，取值范圍為~； x2 為擋墻墻面坡比，取值范圍為 ~； x3 為擋墻墻背坡比，取值范圍為~； x4 為擋墻墻底坡比，取值范圍為 ~。在主動(dòng)土壓力計(jì)算時(shí)首先要判斷墻后填土是否存在第 2 破裂面，據(jù)此按照《擋土墻土壓力計(jì)算手冊(cè)》選用不同的土壓力計(jì)算公式。 本文僅考慮填方擋 土墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇工程中常用的仰斜式和直立式兩種墻型，采用庫(kù)侖土壓力理論計(jì)算，墻背填土為無(wú)黏性土 (c=0)。本文對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者均可以滿(mǎn)足安全穩(wěn)定性要求，但是后者更加經(jīng)濟(jì)、高效。這種重復(fù)設(shè)計(jì)方法有兩方面缺陷：一方面設(shè)計(jì)繁復(fù)冗長(zhǎng)，效率很低；另一方面，一般設(shè)計(jì)單位不大可能花費(fèi)大量的人力和時(shí)間去進(jìn)行多方案 的比較，往往最終確定的方案并非理想的可行方案。設(shè)汁人員根據(jù)對(duì)有關(guān)成果的分析來(lái)修改設(shè)計(jì)方案，對(duì)修改后的方案再進(jìn)行計(jì)算分析，然后再修改結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 第四章 擋土墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的是重復(fù)設(shè)計(jì)方法。安全儲(chǔ)備低，滑坡主要以后緣裂縫為邊界或沿全風(fēng)化層最不利界面發(fā)生。 ，強(qiáng)風(fēng)化與中風(fēng)化界面呈過(guò)渡狀，未見(jiàn)軟弱夾層，斜坡沿強(qiáng)風(fēng)化層底界面發(fā)生滑移的可能性小。 ），淺表層殘坡積厚 1~，故沿第四系殘坡積底界面發(fā)生整體滑移的可能性小。 11 穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià) 斜坡整體穩(wěn)定性評(píng)價(jià) ，邊坡未出現(xiàn)整體大規(guī)模的變形破壞，只是發(fā)生局部性的滑坡（塌），整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。 ，遠(yuǎn)大于原始自然斜坡坡度，且坡面裸露，坡腳基本無(wú)支擋結(jié)構(gòu)或簡(jiǎn)易低矮的干砌塊石擋墻護(hù)坡，且發(fā)生滑坡段后緣很陡，堆積在坡面的滑體巖土體結(jié)構(gòu)較松散，故局部穩(wěn)定性較差，再次發(fā) 生滑坡失穩(wěn)的可能性較大，滑坡方量一般為幾十至幾百方。 ，坡表植被發(fā)育，斜坡整體穩(wěn)定性較好，據(jù)區(qū)域資料，斜坡整體失穩(wěn)的可能性較小。 斜坡整體 穩(wěn)定性分析：除居民房屋后人工邊坡出現(xiàn)變形破壞現(xiàn)象，勘查區(qū)自然斜坡上未出現(xiàn)整體滑坡現(xiàn)象，也未出現(xiàn)裂縫、滑坡等變形破壞跡象。 第三章 邊坡穩(wěn)定性 分析 及 評(píng)價(jià) 邊坡穩(wěn)定性分析 穩(wěn)定性定性分析 根據(jù)野外工程地質(zhì)調(diào)查成果，分析斜坡變形破壞現(xiàn)狀，判斷斜坡穩(wěn)定性狀態(tài)，主要根據(jù)工程地質(zhì)類(lèi)比法。臺(tái)風(fēng)暴雨期間，長(zhǎng)時(shí)間的降雨會(huì)滲入斜坡體內(nèi)，增大坡體重力，降低滑面力學(xué)強(qiáng)度參數(shù)，尤其是坡體淺表部受雨水長(zhǎng) 期浸泡，土體力學(xué)性質(zhì)變差，使斜坡局部穩(wěn)定性變差。公路邊坡坡頂填方加載，坡腳開(kāi)挖，使邊坡穩(wěn)定性變差。 10 區(qū)內(nèi)邊坡松散土層較厚，殘坡積層與全風(fēng)化層厚度達(dá)十幾至二十幾米，土體結(jié)構(gòu)松散，據(jù)土體物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)，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，為滑坡的形成發(fā)展提供了有利的條件。 ，坡高一般7~10m，填方邊坡單級(jí)坡高達(dá) 10m，坡度為 40~50176。區(qū)內(nèi)自然斜坡坡度較緩為 10~25176。 滑坡災(zāi)害的形成發(fā)展主要受內(nèi)在因素（地形條件、巖體結(jié)構(gòu) 條件）及外在因素（人工活動(dòng)、降雨作用）的影響。除 Hp2 為蠕動(dòng)變形（后緣裂縫，前緣坡腳破壞），其余滑坡均已發(fā)生失穩(wěn)。 小結(jié) 由邊坡分段變形破壞特征 描述可知，勘查區(qū)邊坡變形破壞模式較單一，為局部的小規(guī)模土質(zhì)滑坡。 ，滑坡發(fā)生后，滑坡區(qū)地形坡度為 25~35176。滑坡發(fā)生后在其后緣形成 ~ 高的陡壁（圖 212），前緣從擋墻底部剪出，擋墻被摧毀，滑坡體堆積在坡腳與教學(xué)樓之間，堆積厚度約 ~。臺(tái)風(fēng)期，該段邊坡發(fā)生 Hp6。邊坡上方自然斜坡較緩，平均坡度約 22176。 ，坡度 60176。 ，坡腳為 2~ 高的干砌塊石擋墻；東側(cè)段 25m 長(zhǎng)邊坡，坡腳干砌 9 塊石擋墻 2m 高，擋墻上方平臺(tái)寬 7~10m，修建有一間磚房，平臺(tái)上方邊坡高 3~4m，坡度60176。 圖 211 Hp4概貌 圖 212 Hp5俯視坡腳隆起變形跡象 CD 段邊坡地質(zhì)特征及破壞機(jī)制分析 CD 段邊坡位于勘查區(qū)東部， 金家灣居民區(qū) 后山，從發(fā)生滑坡段邊坡到東側(cè)廁所拐角段邊坡，該段邊坡坡底線(xiàn)長(zhǎng) 74m，其中，西側(cè)發(fā)生滑坡段邊坡長(zhǎng) 25m，坡高 ~，坡向157176。坡腳擋墻高 ，墻頂寬 ，底寬約 2m，滑坡發(fā)生前，擋墻上方平臺(tái)寬約 ，平臺(tái)上方原始邊坡坡度60176?；掳l(fā)生后，原坡頂線(xiàn)后退 ~，滑坡 Hp4 現(xiàn)狀和原始地形剖面圖 見(jiàn)圖 210?；露逊e體坡度約 15~35176。 圖 28 Hp3概貌 圖 29 Hp3后緣裂縫 Lf2 8 Hp4：位于 Hp3 東側(cè) 10m 遠(yuǎn)處（圖 211），該滑坡橫向?qū)?16m，縱向長(zhǎng) 6m，滑體厚約~，滑坡方量約 230m ，主滑方向 194176。據(jù)訪(fǎng)問(wèn)，滑坡發(fā)生以前的邊坡坡腳為 高的漿砌塊石擋墻，擋墻頂寬 ，底寬約 2m，滑坡發(fā)生后，擋墻被沖毀。 Hp3：位于金家灣 村委樓房東側(cè)一棟 3 層樓房正后方（圖 28），該滑坡橫向?qū)?10m，縱向長(zhǎng) 12m，滑體厚約 ~，滑坡方量 約 250m ，主滑方向 180176。 ，為廢棄的梯田地形，梯田陡坎高 1~，坡面植被主要發(fā)育毛竹、雜草。 ，坡腳局部段為 2~ 高的干砌塊石擋墻。 圖 25 77′ 剖面示意圖 7 圖 26 Hp2 坡腳隆起變形跡象照片 圖 27 AB段削坡整形后概貌 BC 段邊坡地質(zhì)特征及破 壞機(jī)制分析 BC 段邊坡位于勘查區(qū)中部， 金家灣 村村委樓房后山，該段邊坡坡底線(xiàn)長(zhǎng) 76m，坡高~，坡向 180~195176。根據(jù)滑坡前緣、后緣的變形跡象，參照附近 Hp1 的破壞型式可圈定 Hp2 范圍，滑體橫向?qū)?25m，縱向長(zhǎng) 20m，滑體厚約 3~6m，滑體方量約 2020m3 ，主滑方向 159176。 Hp1 現(xiàn)狀和原始地形剖面圖見(jiàn)圖 25。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及訪(fǎng)問(wèn)，發(fā)生滑坡以前的原邊坡切坡于 2020 年，為一面坡，坡高 ，坡度 68176。 Hp1：位于最西側(cè)的施德亮房屋后，該滑坡橫向?qū)?13m，縱向長(zhǎng) 9m，滑體厚約 1~4m，滑坡方量約 350m ，主滑方向 150176。該段邊坡坡頂殘坡積層厚約 ~，下伏全風(fēng)化凝灰?guī)r層， 厚度一般大于 10m，未見(jiàn)底。邊坡上方自然斜坡坡度 25176。 ，上方平臺(tái)寬 ~3m，三級(jí)邊坡坡高 ~，坡度 60~70176。 ，一級(jí)邊坡坡高約 8m，坡度 40~60176。 ，坡度 60~70176。另外， 莫拉克 臺(tái)風(fēng)期間，勘查區(qū)南西側(cè) 金家灣 路堤邊 6 坡也發(fā)生一處滑坡 Hp7，公路邊人行道及綠化帶毀壞。對(duì)勘查區(qū)內(nèi)邊坡工程地質(zhì)特征的描述分為 AB、 BC、 CD 段，以及區(qū)內(nèi) 金家灣 路邊坡段。 邊坡的地質(zhì)特征及破壞機(jī)制分析 勘查區(qū)內(nèi)斜坡高程范圍 23~126m，坡腳居民房屋、 幼兒園 與后山山頂高差為 37m，斜坡較緩，坡度為 10~25176。 勘查區(qū)內(nèi)沒(méi)有溪溝，也未見(jiàn)泉水出露?？?查區(qū)東南側(cè) 50m 以外有溪溝一條，是勘查區(qū)的地表水、地下水的排泄基準(zhǔn)點(diǎn)。 勘查區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單。 勘查區(qū)出露地層較復(fù)雜， 出露地層主要以中酸 — 酸性火山碎屑巖為主，少量酸性熔巖和火山沉積巖，屬鈣堿性系列或弱堿性巖系。斜坡殘坡積、全風(fēng)化土層較厚，未見(jiàn)強(qiáng)風(fēng)化基巖出露，坡面植被較發(fā)育，以竹林、松樹(shù)、灌木、雜草為主。 勘查區(qū)內(nèi)斜坡較緩，坡度為 10~25176。 勘查區(qū)地貌屬低山區(qū)構(gòu)造剝蝕地貌類(lèi)型。 降雨主集中于 4~6 月份的梅雨期以及 7~9 月份的臺(tái)汛期，占全年降雨量的 75%以上。年平均氣溫 16℃ 左右，最熱 8月，平均氣溫 — ℃ ；最冷 1月，平均氣溫 一 ℃ 。斜坡坡腳為 金家灣 一排居民房屋，有村級(jí)水泥公路 金家灣 路通過(guò)，交通較便利（圖 21）。因此，研究適合實(shí)際設(shè)計(jì)要求的實(shí)用優(yōu)化方法已是人們關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)，具體的設(shè)計(jì)優(yōu)化步驟分為以下三步： 滑坡的穩(wěn)定性分析、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)； ，提出三種可行的綜合治理方案，從施工、治理效果、工程費(fèi)用等幾方面進(jìn)行多方案對(duì)比優(yōu)化，確定了該滑坡的綜合治理方案； 。然而在滑坡治理支擋工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，卻至今未能引起廣泛的重視和推廣，究其原因：一是優(yōu)化理論大都為連續(xù)變量的非線(xiàn)性規(guī)劃，其結(jié)果不能直接符合實(shí)際工程設(shè)計(jì)中變量取值的離散特性。 4 主要研究工作及技術(shù)路線(xiàn) 在滑坡治理工程中，一個(gè)治理方案設(shè)計(jì)是否合理，決定了滑坡治理工程的成敗。尤其是擋土墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，這種應(yīng)用很少。結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要類(lèi)型有：結(jié)構(gòu)截面優(yōu)化、結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化和結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化。 優(yōu)化設(shè)計(jì)是近幾年來(lái)在計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，其應(yīng)用范圍涉及到各個(gè)鄰域，它是根據(jù)最優(yōu)化原理和方法，以人機(jī)配合或 自動(dòng)搜索 的方式，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的半自動(dòng)或自動(dòng)設(shè)計(jì)，以選出在現(xiàn)有工程條件下的最好設(shè)計(jì)方案 的一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的飛速發(fā)展，借助于計(jì)算機(jī)，利用數(shù)學(xué)、力學(xué)等方法對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)得到了廣泛的應(yīng)用。另外縱覽國(guó)內(nèi)的研究工作，幾乎涉及擋土墻結(jié)構(gòu)的抗震分析和抗震設(shè)計(jì)處理措施的很少，也許是擋土墻應(yīng)用的局限性或者研究深度還不夠，隨著擋土墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用的增廣結(jié)構(gòu)型式，其應(yīng)用位置變得更重要，其抗震防災(zāi)性能和機(jī)理也應(yīng)做進(jìn)一步的探討研究。在現(xiàn)行國(guó)標(biāo)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB500072020）中，對(duì)重力 式擋墻、巖石錨桿擋墻、地下連續(xù)墻基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)作了相應(yīng)的規(guī)定。一項(xiàng)技術(shù)或一種結(jié)構(gòu)形式在一個(gè)國(guó)家或地區(qū)應(yīng)用發(fā)展的程度，從其具有的現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程和應(yīng)用手冊(cè)就可以概括的明