【正文】 白。直到二次世界大戰(zhàn)后隨著各國經濟的發(fā)展和國土開發(fā)利用，遇到的滑坡越來越多，用人為支擋工程治理滑坡才 真正開始， 50年來有了較大的發(fā)展和提高，一些大型的滑坡采用支擋工程來治理。同時也具有對浙江地區(qū)類似滑坡地質災害治理提供參考價值。因此，研究適合實際設計要求的實用優(yōu)化方法己是人們關注的一個熱點。優(yōu)化設計也是基于這一基本原則提出的。 在滑坡治理工程中，設計是核心，施工是保證。損毀道路約 1500 平方米，直接威脅著上下 8戶 39 位居民的生命和財產安全，并對周圍 15 戶 60 余位居民和一家幼兒園造成間接威脅。 受臺風影響， 舟山市定海區(qū) 金家灣 21 號附近的局部山體出現滑坡，滑坡面積約 500 立方米?；滤斐傻闹苯咏洕鷵p失約占突發(fā)性地質災害所造成經濟損失的 70％。土質滑坡較集中分布于浙南、浙東南火山碎屑巖分布區(qū)。截止今日，其中發(fā)生在中國的重大滑坡事件就有 4例。 [關鍵詞 ]滑坡 抗滑擋土墻 優(yōu)化設計 2 第一 章 緒論 選題目的及意義 滑坡是地質災害的主要類型之一，其危害程度和影響僅居地震、火山之后。 論文重點是對抗滑擋土墻截面的優(yōu)化設計進行了研究，在給定擋土墻設計高度的條件下，運用結構優(yōu)化的方法來確定擋土墻的截面尺寸，改變傳統(tǒng)迭代計算方法確定擋土墻截面尺寸，使截面面積取最優(yōu)值，達到簡化設計和降低工程造價之目的。 1 [摘要 ]本文通過對地質環(huán)境條件調查、破壞機制分析、 穩(wěn)定性分析、評價，在綜合分析滑坡成因的基礎上，提出三種可行的綜合治理方案從施工、治理效果和工程費用等幾方面進行多方案對比優(yōu)化。最終選用的綜合治理方案是由削方、抗滑擋土墻、地表排水、整坡填縫、生物防護等多種工程措施優(yōu)化組合而成。同時，滑坡治理及優(yōu) 化設計對浙江地區(qū)類似滑坡地質災害治理提供參考價值。我國是世界上滑坡分布最廣、危害最重的國家之一，其頻發(fā)性和嚴重性都相當驚人。 (表 1— 1) 表 11 中國近期滑坡及泥石流災害實例 地區(qū) 日期 滑坡類型 災害后果 東鄉(xiāng)縣灑勒 1983 年 黃土滑坡 227 人 死亡 新灘滑坡 1985 年 滑坡進入長江 摧毀新灘鎮(zhèn) 甘肅舟曲 2020 年 山洪泥石流 遇難 1434 人，失蹤 331 人 四川汶川泥石流 2020 年 山體突發(fā)泥石流 受災點 16 個 ， 38 人 失蹤 浙江省地處低山丘陵區(qū)，更是滑坡地質災害高易發(fā)區(qū)，據統(tǒng)計，發(fā)生的各類滑坡，規(guī)模以小型為主，類型以土質滑坡為主，巖質滑坡次之。人為作用和汛期強降水是浙江省滑坡形成的主要原因。因此，針對當地典型土質滑坡 進行科學與工程研究具有深遠意義。這次事故使三幢樓房、一幢平房受到直接損壞，其中一幢平房被山洪沖垮，一幢樓房靠山體的兩小間被壓塌墻體，另一幢樓房的擋風墻全部移位。 目前，該段邊坡現狀較高陡，巖土體結構也較松散，再次發(fā)生滑坡的可能性較大，存在巨大的安全隱患。判斷 設 計方案是否合理的標準是：在保證治理后滑坡的穩(wěn)定及安全的條件下， 工程造價最低。然而在滑坡治理支擋工程結構優(yōu)化設計方面，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)變量的非線性規(guī)劃，其結果不能直接符合實際工程設計中變量取值的離散特性；二是優(yōu)化理論尚未為工程設計人員所熟悉，而且目前的體制和習慣缺乏使人們追求優(yōu)化設計的動力。 本文結合浙江省 金家灣 滑坡地質災害這一工程實例，采用多方案比較，結合實際施 工技術，提出滑坡治理綜合方案，并利用優(yōu)化方法，對擋土墻的結構進行深入研究，使其更趨于經濟。 3 研究現狀 滑坡治理的發(fā)展概況 歐美國家從 19 世紀中葉開始了對滑坡災害防治的研究，但是早期由于人們對滑坡的性質和規(guī)律認識不深，對那些大、中型滑坡只能繞避，只對小型滑坡采取削坡減載、反壓，以及抗滑擋土墻進行治理，同時輔助采用截排水措施。 支擋工程中，應用最廣，發(fā)展最早的就是擋土墻。在現行國標《建筑邊坡工程技術規(guī)范》（ GB503302020）中，主要將邊坡支護結構分為重力式擋墻、扶壁式設計擋墻、巖石錨噴支護、錨桿擋墻等七種，并對其中五種型式的計算、設計、施工作了相應的規(guī)定。 擋土墻作為一種結構形式，在我國仍未得到充分發(fā)展，相關的規(guī)范、技術手冊、應用軟件和程序仍較少，相應的標準圖集也少，表明整個土建領域對其重視程度仍不夠，需進一步發(fā)展。 結構優(yōu)化設計研究現狀 工程結構設計是建立結構方案 的過程。傳統(tǒng)設計缺乏高效性和經濟性等衡量的標準；而最優(yōu)設計是在明確結構的經濟性與安全性等指標下，結合計算機輔助設計，很方便地實現分析計算、設計、出圖等全過程的自動化，提高了設計效率和質量。其設計原則是最優(yōu)設計；設計手段是電子計算機及計算程序；設計方法是采用最優(yōu)化數學方法結構優(yōu)化設計就是在給定條件下，從許多可行的方案中尋找優(yōu)化的方 案。 結構優(yōu)化方法已在結構工程科學實踐中開始采用，但這種應用還遠不夠廣泛。傳統(tǒng)的結構設計采用的是重復設計方法，總希望在大體上可為三個階段：第一階段是建立數學模型，將工程問題變成數學問題；第二階段選定一個合理有效的計算方法；第三階段編制程序。判斷設計方案是否合理的標準是：在保證治理后滑坡的穩(wěn)定及安全的條件下，工程造價最低優(yōu)化設計也是基于這一基本原則提出的，也是本課題研究的重點。即使經過處理，在理論上也不是最優(yōu)，甚至可能違反約束條件；二是優(yōu)化理論尚未為工程設計人員所熟悉，而且目前的 體制和習慣缺乏使人們追求優(yōu)化設計的動力。 第二章 金家灣滑坡地質背景、特征及形成機理 自然地理與地質環(huán)境條件 自然地理概況 滑坡位于浙江省舟山市定海區(qū)金家灣村，中心地理坐標： 東經 122. 05′″ 北緯 30. 30′″ 。 （圖 21） 5 地質環(huán)境條件 舟山整個群島季風顯著，冬暖夏涼，溫和濕潤，光照充足。常年降水量 927 一1620 毫米。 臺風是造成暴雨的 主要因素，金家灣后山發(fā)生滑坡，主要涉及二次臺風雨?？辈閰^(qū)所在斜坡山頂高程為 225m，坡腳居民房屋、 金家灣 路高程為 197m，高差為 28m。 ，為廢棄的梯田地形，因修建 幼兒園 、民房，坡腳切坡形成坡高 8~14m 的土質邊坡。 勘查區(qū)南側 金家灣 路堤邊坡為 13m 高的土質邊坡，坡頂部分段為填方形成，邊坡出露全風化層較厚，坡腳也未見強風化基 巖，坡面種植喬木，邊坡下方為梯田。第四系松散沉積物分布在海積、沖海積平原區(qū)和山麓溝谷地帶，厚度變化較大。山頂較孤立，不利于降水的匯集，其排泄條件較暢通，補給條件除了降雨無其它側向補給來源，區(qū)內無河流沖溝，地下水位埋深較深，鉆孔揭露地下水位埋深 ~，部分鉆孔未揭露水位，總體上，斜坡上部水位埋深較斜坡下部埋深更深。根據地下水的賦存條件、分布特征等，可將勘查區(qū)內地下水劃分為兩類：松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。居民房后斜坡坡腳邊坡地層主要出露全風化土層，未有泉水出露，也沒有基巖裂隙水滲出。 ，為廢棄的梯田地形，梯田陡坎高 ~，斜坡殘坡積、全風化土層較厚，未見強風化 基巖出露，坡面植被較發(fā)育，以竹林、松樹、灌木為主。 2020 年 莫拉克 臺風期間，區(qū)內房屋后邊坡沿線發(fā)生 6 處滑坡，編號為 Hp1~Hp6，其中兩端的滑坡 Hp Hp Hp6 規(guī)模較大，方量為幾百方，滑坡體沖向坡腳民房，對民房造成局部損毀，所幸沒有人員傷亡。 AB 段邊坡地質特征及破壞機制 AB 段邊坡位于勘查區(qū)西側，包 括居民房屋西側邊坡和北側邊坡，邊坡坡底線總長 85m，其中，房屋西側邊坡長 22m，坡高 3~8m，南低北高，坡向與山體斜坡坡向垂直為 59176。 ，呈一面坡形態(tài)；房屋北側邊坡長 63m，坡高 8~14m，坡向 165~170176。 ，邊坡平臺寬約 ~，二級邊坡高約 ，坡度 40~70176。 。 ，坡面種植毛竹。 2020 年 莫拉克 臺風期間，發(fā)生 2 處滑坡 Hp Hp2。 ，滑面發(fā)生在全風化凝灰?guī)r層中，為近似圓弧形，滑坡剪出口為坡底近地面處。 ，坡腳干砌塊石擋墻 3m 高，擋墻頂寬 ，底寬 2m，發(fā)生的滑坡從坡腳擋墻剪出，沖向房屋至金家灣 路，擋墻被損毀，屋后滑坡堆積體厚 2~3m， 目前已被清除。（剖面位置見附圖 2） Hp2：位于 AB 段邊坡東側， 2020莫拉克 臺風期間，該滑坡出現變形破壞跡象：滑坡后緣出現一條裂縫 Lf1，裂縫呈弧形展布，長約 15m，縫寬約 5~15cm，深 10~40cm，裂縫兩側錯落 30~80cm，目前裂縫外側土體在削坡中已基本清除，裂縫現狀不明顯；滑坡前緣坡腳擋墻出現鼓脹變形跡象，中間 10m 長的一段擋墻前方約 1m 處水泥地面發(fā)生隆起破裂變形（圖 26），該水泥地面裂縫應是滑坡的剪出口，故推測滑面在擋墻基礎底部，即地面以 下不遠處。 ，該滑坡臺風期間處于蠕變階段，臺風后，村民對坡面進行了分級削坡修整，達到新的平衡狀態(tài)（圖 27）。 ，坡度 40~80176。坡頂上方自然斜坡較緩，平均坡度約 22176。 2020 年 莫拉克 臺風期間，該段邊坡發(fā)生了 3 處小規(guī)模的滑坡 Hp3~Hp5。 ，滑面發(fā)生在全風化凝灰?guī)r層中，為近似圓弧形，滑坡剪出口為坡底近地面處?；潞缶壪洛e形成一條明顯的裂縫 Lf2（圖 29），裂縫呈圓弧形展布，延伸長約 17m，寬 40~60cm，深 30~70cm，裂縫兩側錯距 50~130cm。 ，滑面主要發(fā)生在全風化凝灰?guī)r層中，為近似圓弧形，滑坡后緣近乎陡直，陡壁高約 ~，滑坡剪出口為近地面處。 ，厚約 ~，巖性為粉質粘土含碎塊石，碎塊石含量約 10~15%。 圖 210 88′ 剖面示意圖 Hp5：位于 BC 段邊坡東側端（圖 212），該滑坡規(guī)模最小，表現為坡頂土體垮塌，垮塌體橫向寬 5m，縱向長約 5m，滑體厚約 ~，滑坡方量約 50m 。 ，滑坡發(fā)生后，坡頂后退約 ，滑體部分堆積在擋墻上方平臺，部分沖向坡腳房屋，堆積至擋墻外 處，堆積厚度達 ，另外，坡腳擋墻出現鼓脹變形跡象。 ，坡度 30~40176。 ，雜草叢生；最東側拐角廁所處邊坡坡高 4~8m，坡向 258176。 。 ，為廢棄的梯田地形，梯田陡坎高 1~，坡面植被主要發(fā)育喬木、雜草。 圖 212 CD段發(fā)生滑坡段邊坡概貌 圖 213 Hp6前緣擋墻鼓脹 Hp6 橫向寬 23m，縱向長 15m，平面面積 約 250 ㎡ ，滑體厚約 3~6m，方量約 1100m3. 。據現場調查及收集的資料，坡腳為 高的漿砌塊石擋墻，擋墻頂寬 ，底寬約 ，滑坡發(fā)生以前的擋墻上方平臺寬 2m，邊坡坡度約 63176。 ，西側 15m 長的擋墻被沖毀，東側 8m長的擋墻則發(fā)生鼓脹變形（圖 213）。其特點為，坡腳建房切坡形成較陡的邊坡，邊坡地層為殘坡積層和全風化土層，巖土體性質較差，滑坡大多從擋墻底部剪出，坡腳擋墻未能提供足夠的抗滑作用，滑面主要形成于全風化凝灰?guī)r層中，為近似均勻土質邊坡中的圓弧形滑面滑動模式。滑坡規(guī)模較小，滑體大多堆積在坡腳附近處，滑