基于三维有限元分析的土钉支护结构优化设计研究

通过建立三维有限元模型，对土钉支护的变形和受力性能进行分析，得出土钉力的合理分布。在此基础上，考虑土钉支护的水平位移，采用遗传算法＋复合形法，对土钉支护的结构优化设计进行研究，建立了土钉支护结构的优化设计数学模型，并编制了相应的计算程序。通过算例分析，并与基于极限平衡分析的优化结果相比较，得出合理的土钉支护结构设计的参考结论。     

土钉支护稳定分析的模拟退火-随机投点耦合算法

充分地考虑土钉支护的特殊性,建立了一个比较精确的基于一般破裂面的土钉支护稳定性分析方法。对土钉支护内部稳定分析和外部稳定分析分别建立其优化数值分析模型;然后导入模拟退火算法和随机投点法,结合两者的特长建立了一种可有效求解该模型的耦合算法,并编制了相应的计算程序;通过工程实例证明了基于一般破裂面的土钉支护稳定性分析方法的有效性,并得出了若干对土钉支护稳定分析具有参考意义的结论。     

复合土钉墙支护模型及在深大基坑工程中的应用

土钉墙是用于基坑开挖和边坡稳定的一种挡土结构,将土钉与预应力锚杆结合形成复合土钉墙结构。根据土钉、预应力锚杆和土体的联合作用机理,提出钉-锚-土联合作用模型模拟复合土钉墙的支护锚固效应。将该力学模型用于指导设计一深大基坑支护工程,使基坑支护设计方案得到显著优化,确保了基坑开挖稳定和周边环境的安全,基坑支护获得圆满成功。     

土钉支护结构的极限分析方法

土钉支护结构一般均按极限状态进行设计,其中稳定性验算为设计之重点。根据土钉支护结构的特点,从分析土钉支护结构的破坏模式入手,利用土坡的极限破坏理论和结构体的塑性极限分析方法,研究了土钉支护结构旋转滑动破坏的可能性,并依此来分析土钉支护结构的稳定性。研究表明,对位于软弱地基中的土钉支护结构,土钉结构本身的极限破坏的可能性很大,在工程设计中宜采用钢管击入土钉,以增强其抗弯能力。     

土钉和锚杆联合在深基坑事故处理中的应用

陕西省靖边县建业大厦基坑深7.5m，原设计采用土钉墙支护，施工过程中发生坍塌。在事故处理中，利用土钉和锚杆联合支护结构，快捷有效地控制变形，加固了险段。详细介绍了土钉-锚杆联合支护结构的设计计算方法和施工技术措施。     

土钉支护结构的优化设计

根据复形优化原理,提出了基于Bishop法的土钉支护结构的优化分析方法,编写了优化分析程序。工程实例计算表明,该方法是进行土钉优化设计的有效方法。     

深基坑土钉墙支护结构设计及工程实例

深基坑土钉墙支护结构是近年来发展起来的一种新型的挡土技术,由于其经济可靠而且施工快速简便,已经在许多国家得到迅速的发展和应用。尽管目前国内外对土钉墙支护技术的研究已取得了一些可喜的成果,并成功应用于许多的工程实践,但也有少量基坑土钉墙事故发生。特别是现行工程设计中的随意性,或偏于保守,造成浪费,或有盲目性,往往酿成工程事故。文章根据土钉墙支护结构的特点,结合工程实例———北京颐源居Ⅲ期工程现场地质条件,就土钉墙支护结构的土钉长度、间距、土钉倾角及面层等结构参数进行了优化设计。土钉墙强度验算结果表明土钉抗拉断安全系数Ks=2 13>1 5,且抗拔出安全系数Fs=6 44均满足设计要求。其技术经济效益评价也表明该设计方案是可行且经济的。     

复合土钉支护技术在基坑支护工程中的应用——以广州地区为例

复合土钉支护技术是在土钉支护结构中复合其他土体加固技术的综合支护技术 ,是近年来在城市建筑深基坑支护工程中发展起来的一种具有中国特色的土钉支护技术。通过工程实例讨论了广州地区复合土钉支护工程中使用的基本支护结构、施工技术和工艺流程 ,并在此基础上提出了建议和意见     

土钉与复合土钉支护结构数值模拟对比分析

近几年来,复合土钉支护结构广泛应用于深基坑支护中。本文对一工程实例用SnEpFem土钉墙有限元数值分析软件,对土钉和预应力锚杆+土钉、微型桩+土钉、微型桩+预应力锚杆+土钉3种复合土钉支护结构的工作机制进行数值模拟,对比分析4种支护结构的坡面水平位移、坡顶沉降和沉降范围、坑底隆起、张拉区和塑性区范围等特点,发现:(1)与单纯土钉支护相比,复合土钉支护可以有效控制边坡变形,缩小边坡张拉区和塑性区范围,对提高边坡的稳定有利。(2)设置微型桩对坡面水平位移的控制比施加预应力的效果更好。(3)设置微型桩可以有效控制坡顶沉降,而施加预应力对坡顶沉降的影响很小。(4)4种支护结构对坑底隆起的影响趋势是一致的,量值变化很小。经过对比分析,在这一工程地质和水文地质条件下,最可靠的复合土钉支护结构是微型桩+预应力锚杆+土钉支护结构,该支护结构的变形、沉降以及张拉区和塑性区范围都是最小的,是最优的设计结构。     

土钉墙在超软地基基坑支护中的应用

在论述宁波市区软弱地基特征及基坑支护结构现状的基础上,分析了采用土钉墙支护结构支护深度6.0 ~7.0 m软弱基坑的可行性。在镇海炼化工程的超软弱地基中,用土钉墙来支护深度为6.0 m的基坑,并获得成功,开辟了用土钉墙支护宁波软弱基坑的先例。由于宁波软弱地基的特殊性,应对土钉墙实施过程中可能出现的问题进行预测和预防。详细地介绍了土钉墙设计施工的经验和教训,并提出了适用于宁波软土基坑的土钉墙基坑支护型式。由于土钉墙基坑支护结构的经济合理性,可以在宁波市区的基坑支护中推广应用。     

粒子群优化复合形法求解复杂土坡最小安全系数

为提高复合形法的寻优成功率,对初始复合形以及第一次出现“最坏点映射失败”之复形的顶点进行变异粒子群优化算法操作,搜索得到较优解,并替换掉当前复形中的一个顶点。利用最大复形中心距替换准则,产生新的复合形。对新的复形继续进行基本复合形法的计算,构成了基于变异粒子群优化的改进复合形法。对两个复杂土坡的最小安全系数的搜索表明,改进的复合形法具有较强的全局搜索能力。     

复合地基沉降计算的半解析元法

将复合地基视为横观各向同性体,利用半解析数值计算原理,又将复合地基位移竖向离散为多项式,在水平两个方向上选取解析函数模拟无限域地基进行计算,从而克服了有限元计算中人为设定计算边界的弊端,提高了计算精度,并将三维沉降问题转化为一维问题进行计算,收敛速度快,显著地减少了计算工作量,将计算结果与理论解进行对比,满足精度要求。通过改变复合地基置换率、加固深度和桩土模量比,采用半解析元法研究了复合地基的加固效果,计算结果表明,桩土模量比较大时,可忽略加固区压缩变形量;增大置换率对减小沉降作用很小,而增加加固深度能明显减小复合地基沉降,在以控制沉降量为主要目的复合地基优化设计中应首先考虑增加加固深度。     

混合遗传算法在大地电磁一维反演中的应用

遗传算法是近些年来产生和发展的一种模拟生物进化过程的自适应启发式全局优化的搜索算法。它不完全依赖于初始猜测,且具有全局收敛的特点,可以被用来解决各种复杂的实际问题,如工程优化设计,人工智能和决策系统,以及地球物理反演等。尽管遗传算法是一种效率很高的全局优化算法,但许多仿真结果表明,它具有计算时间长,局部搜索能力弱的缺点。而共轭梯度法属于非启发式全局优化搜索方法,收敛速度快,但容易陷入局部极值,且严重依赖初始猜测。根据遗传算法和共轭梯度法的特点,这里提出了一种混合遗传算法,用来进行地球物理反演。该算法既具有遗传算法的全局收敛性,又有共轭梯度法的快速收敛性,经实际应用,取得了良好的效果。     

滑坡防治工程概念设计方法探讨

滑坡灾害的发生是多因素联合作用的结果，其形成条件、产生原因、变形破坏机制和几何边界条件往往具有复杂性和不确定性，如何选取技术可行、经济合理、安全可靠的防治工程方案，成为能否有效治理滑坡的关键。本文将源自抗震设计中的概念设计方法引入滑坡防治工程设计，提出了滑坡防治工程的概念设计方法。概念设计可结合工程经验和辅助计算方法、试验手段等，在设计中更能体现综合分析、宏观控制。能更好地体现安全可靠与经济适用相结合的设计原则。实践证明该方法是有效而快捷的。     

混沌优化算法在土质边坡稳定性分析中的应用

确定边坡最危险滑动面并计算与之相对应的安全系数是边坡支护的重要任务。本文结合简化Bishop法,用一种新的智能优化算法混沌优化算法来搜索全局最优解。该方法利用混沌运动本身具有遍历性、随机性、规律性等内在特点,能在一定范围内按其自身规律不重复地遍历所有状态,易于跳出局部最优解,具有很强的全局搜索能力。通过坡高为12.3m的某电厂三层土质边坡的典型算例分析,并和遗传算法、枚举法计算结果对比可知,计算结果超于一致,其差值接近于0,因此混沌优化算法能在很高精度下搜索到全局最优解,能很好地解决边坡稳定性分析中的优化问题。     

多层土深基坑混合支护面向对象的程序设计

由多层土构成的深基坑 ,采用多层支点的混合支护 ,在地面荷载及地下水的影响下 ,支护设计计算十分复杂。作者采用寻找任意层支点和任意层地层的通用算法并编制通用程序的方法 ,解决了混合支护设计的计算问题。作者采用面向对象的程序设计方法设计具有 Window风格的界面 ,提高了程序的实用性。     

考虑张拉-剪切渐进破坏的边坡矢量和法研究

针对边坡渐进破坏过程中岩土体强度参数不断劣化现象,采用应变软化模型代替传统的理想塑性模型,提出一种考虑张拉?剪切渐进破坏的边坡矢量和分析方法。从安全系数表达式与最危险滑动面搜索两方面进行研究,首先基于滑动和力的矢量特性,改进矢量和法滑动趋势与安全系数表达式,进而基于改进自适应遗传算法搜索边坡最危险滑动面。算例表明,采用应变软化模型时的矢量和法安全系数与最危险滑动面形态具有动态变化与调整的特性。该基于张拉-剪切应变软化模型的计算方法进一步扩展了边坡矢量和分析法。     

水资源系统等级评价的一种非参数方法

水资源系统等级评价是目前水资源系统工程研究的热点和难点之一,常规评价方法需要根据先验知识预先设定评价函数的具体结构形式,难以适应复杂多变的实际评价系统.为此,提出了一种非参数评价新方法(NGEM).NGEM无需假定评价函数的具体表达形式,直接挖掘评价标准数据本身所隐含的评价信息,它用基于加速遗传算法的投影寻踪方法客观地确定各指标权重,用非参数回归方法建立评价函数.实例计算结果说明,NGEM直观简便、有效通用,在各种系统预测与模拟中也具有应用价值.     

固结问题有限元法时步自适应研究

关于提高有限元法解的精度和稳定性问题已受到不少学者的重视。基于Biot固结理论,为提高有限元法计算的精度和稳定性,研究了固结过程中的时步自适应。采用基本原理推导出时步控制公式,从而全面控制应力和孔隙压力场。研究结果有助于准确模拟应力应变的发展,对粘土心墙土石坝等建筑物的设计及施工有重要意义。     

应用蒙特卡罗免疫遗传算法分析土坡的稳定可靠 性

本文借鉴疫苗提取、疫苗接种、免疫记忆、基因亲和突变、基因重组等思想提出了一种改进的免疫遗传算法。在此基础上研究了基于本文免疫遗传算法的土坡最危险滑动面搜索方法,并将该方法与蒙特卡罗随机模拟技术相结合,用于土坡稳定可靠性分析。工程实例计算结果与实际情况相符,验证了算法的有效性和分析方法的正确性。