三峡工程陡高边坡开挖优化设计研究

"这篇论文详细探讨了三峡工程中陡高边坡开挖的优化设计问题，结合了条分法和两种模型——沙太基模型与简化毕肖普模型，以解决边坡稳定性与成本控制之间的平衡。作者通过建立数学模型，寻找最佳的开挖角度，以最小化工程总费用。在最危险滑弧面的识别和优化搜索过程中，论文提出了一种减少搜索范围的方法，并改进了搜索效率。此外，论文还讨论了非圆弧滑弧面的处理方法和工程费用对关键参数的敏感性。最后，论文给出一个具体实例，计算出最优开挖角度为61.3度，对应的最低总费用为692.57万元/米。" 本文的核心内容围绕三峡永久船闸的陡高边坡开挖优化展开，旨在确保边坡稳定的同时降低成本。作者首先介绍了问题背景，三峡工程船闸开挖需要在山体内挖掘深槽，考虑到地质条件，开挖后可能会导致边坡滑动，因此需要进行加固处理。论文中提出了两种力学模型，即沙太基模型和简化毕肖普模型，用于分析不同开挖角度下边坡的稳定性。 在模型应用中，作者设定了优化目标函数，即最小化总造价，这包括开挖费用和加固费用两部分。开挖费用与开挖角度α成正比，而加固费用则希望尽可能低，两者之间存在矛盾。为解决这一问题，论文通过数学建模和搜索算法找到了最优的开挖角度。 在求解过程中，论文提出了优化搜索方案，利用最危险滑弧圆心的分布规律缩小搜索范围，提高效率。此外，对于非圆弧滑弧面的情况，论文也提供了解决策略，并探讨了费用对关键参数的敏感性，如阻滑力费用R1和开挖费用R2。 论文提供的实例进一步验证了理论分析的有效性，通过计算得出，当开挖角度为61.3度时，可以实现最小的总费用，即692.57万元/米。这一研究对于大型土木工程项目中的边坡开挖设计提供了重要的理论依据和实践指导。