三峡船闸陡坡稳定性分析与优化模型

"三峡工程船闸部分陡高边坡的优化模型设计 (2007年)" 这篇论文聚焦于三峡工程中船闸陡高边坡的稳定性问题，特别是针对边坡可能因重力作用沿圆弧面滑动的风险。在三峡永久船闸的建设中，为了确保开挖后的边坡安全稳定，需要对边坡进行加固处理，并找到最经济的开挖角度。论文通过建立优化模型，探讨了三种不同类型的滑动面情况：直线型、标准圆弧型和一般圆弧型，以寻找最优解决方案。 首先，作者提出问题的实际背景，指出三峡永久船闸是世界上最大的通航建筑物之一，位于一个地形复杂、高差显著的区域。边坡深度可达170米，且需要保持稳定以保障船闸的正常运行。在这样的背景下，确定最佳开挖坡角至关重要。 接着，问题被重新表述为一个数学模型，即在给定的底宽S、高度H以及未知的坡角α的情况下，如何设计边坡，使其在经过加固后满足安全系数fs的要求。论文考虑了山体的物理属性，如体密度ρ、摩擦系数K和粘聚力C，这些都是影响边坡稳定性的关键因素。 在分析过程中，论文采用了一系列简化假设，包括忽略边坡的复杂地质结构和非均匀性，假设边坡为单一角度，并假定滑动面为特定形状（直线或圆弧）。论文分别对直线型、标准圆弧型和一般圆弧型三种情况进行了最优化解的探讨，每种类型都涉及到如何在满足安全条件的前提下，最小化加固成本。 直线型情况是最简单的模型，可能对应于较平缓的坡面。标准圆弧型则考虑了更符合实际情况的圆形滑动面，而一般圆弧型则更加复杂，可能更接近实际边坡的形态。通过这些模型，论文旨在找到在各种条件下，最经济且稳定的边坡设计方案。 这篇论文深入研究了地质工程中的一个实际问题，即如何在保证边坡稳定性的前提下，合理设计和优化开挖方案，从而降低工程成本。这种方法论对于其他类似大规模土木工程项目也具有重要的参考价值。