滑坡防治措施设计及运营效果评价.pdf

1302023年4 月江西建材规划设计与勘察滑坡防治措施设计及运营效果评价吴新华1，闫林芳21.恒晟水环境治理股份有限公司，广西西桂林541199;2.桂林市水利电力勘测设计研究院，广西桂林541001摘要：文中在开展滑坡防治措施设计基础上，进一步结合运营期变形监测成果，利用支持向量机实现其变形预测，并以预测结果评价其运营效果。结果表明，滑坡变形特征显著，开展其防治是十分必要的，且结合滑坡实际，将防治措施设计为“抗滑桩板墙”。通过变形监测及后续预测，得出防治措施实施后的变形值相对较小，均在可控范围内，且后续变形速率较小，充分验证了防治措施的有效性。关键词：滑坡；防治措施；变形预测；运营效果中图分类号：P642文献标识码：A文章编号：10 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 4-0 130-0 3Design of Landslide Prevention Measures and Evaluation ofOperational EffectivenessWu Xinhua,Yan Linfang1.Hengsheng Water Environment Treatment Co.Ltd.,Guilin,Guangxi 541199;2.Guilin Design and Research Institute,Guilin,Guangxi 541001Abstract:This paper based on the design of landslide prevention measures,further combines the Deformation monitoring results duringthe operation period,uses support vector machine to realize its deformation prediction,and evaluates its operation effect with the predictionresults.The results indicate that the deformation characteristics of landslides are significant,and it is necessary to carry out their preventionand control measures.Based on the actual situation of landslides,the prevention and control measures are designed as anti slip pile sheetwall;Through Deformation monitoring and subsequent prediction,it is concluded that the deformation value after the implementation of theprevention and control measures is relatively small,within the controllable range,and the subsequent deformation rate is small,which fullyverifies the effectiveness of the prevention and control measures.Key words:Landslide;Prevention and control measures;Deformation prediction;Operational effectiveness0引言滑坡灾害较为常见，开展其防治措施研究及运营效果评价是十分必要的 1-2 。目前，李思德等 3 构建了滑坡防治措施的物理模型，陈婷等 4 开展了滑坡防治原则分析，刘志强 5 对滑坡防治措施进行了研究。上述研究虽取得了相应成果，但仍需针对具体滑坡开展进一步研究。本文在开展滑坡防治措施设计基础上，进一步结合运营期变形监测成果，利用支持向量机实现其变形预测，并以预测结果评价其运营效果，以期为类似滑坡防治奠定基础。1工程概况据调查成果，滑坡平面形态见“舌”形（见图1），主滑方向约319，长度约8 0 m，宽度约7 0 m，面积约5 6 0 0 m，厚度在5.57.5m，体积规模约2.4 5 10 4 m，属滑坡小型土质滑坡。作者简介：吴新华（198 7-），男，河南南阳人，本科，工程师，主要研究方向为工程地质勘察及水文地质勘察。Z6滑玻边界威肋时象图1滑坡平面形态2滑坡防治设计2.1防治基本信息在滑坡左右两侧及主滑面共计布设了3个剖面进行剩余下滑力计算，经计算结果统计，3个剖面的剩余下滑力依次为120.65kN、136.2 9k N及12 4.14 kN。按不利原则，将滑坡防治设计时的剩余下滑力设置为136.2 9kN。结合滑坡区实际情况，将此滑坡的防治措施设计为“抗滑桩板墙”。2.2防治措施设计进一步将防治措施细化设置为两类桩型，即B型桩与C型桩。131规划设计与勘察2023年4 月江西建材（1）B桩型。该类型桩总计7 根，编号为B1B7，桩长10.5m，锚固段4.5 m，自由段5.5 m，截面尺寸为1.2 m1.6m。（2）C桩型。该类型桩总计6 根，编号为C1C6，桩长12 m，锚固段6.0 m，自由段6.0 m，截面尺寸为1.2 m1.6m。两类桩型的平面布置见图1，并将典型断面的桩板墙剖面形态示意见图2。高程/m10803191070桩板墙防护道路1060威胁对象105010203040水平距离/m图2滑坡典型断面示意图同时，再对桩间板进行设计，同样为两种类型。（1）B型挡土板。单板宽度和高度均为4.0 m，厚度为30 cm，每块挡土板共计有5 个泄水孔，梅花桩型布置，孔径为12 cm，倾斜度为5%。（2）C型挡土板。单板宽度和高度均为4.0 m，厚度为35 cm，每块挡土板共计有6 个泄水孔，梅花桩型布置，孔径为15 cm，倾斜度为5%。挡土板以钢筋混凝土现浇而成，混凝土等级为C30。上述已开展了滑坡防治措施设计，再进一步对其设计合理性进行内力计算，计算公式如下。土反力p.可表示为：p,=k,v+po(1)式中，k,为反力系数（kN/m）；Po 为初始反力（kN）；v 为位移值（m）。在土反力计算基础上，在进一步通过轴力N和弯矩M进行配筋计算，两者公式为。sin2元aNaa,f.A(12元a+(a-a,)f,A,(2)2sin元asin 元a+sin a,M3元元（3)式中，A为桩截面积（mm）;a t、a 为面积比参数;f,为钢筋设计值（N/mm）；A,为钢筋面积（mm）；r,钢筋半径（mm）；f。混凝土强度（N/mm）；r 桩半径（mm）。通过计算，得到桩身内力结果。经典法：弯矩在-2 17.9 5 2 39.2 7 kNm，最大剪力为124.85kN。弹性法：弯矩在-2 0 4.5 8 2 31.5 5 kNm，最大剪力为152.87kN。两类方法的计算结果对比，经典法的弯矩计算结果相对更为保守，弹性法的剪力计算结果更为保守，因此，按不利原则，将弯矩设计值定为-2 17.95 2 39.2 7 kNm，剪力设计值定为152.87kN，并以此两参数进行配筋计算。经配筋计算，两类桩型的配筋设计如下。（1）B型桩。纵向钢筋配置为2 0 根HRB335级钢筋，直径为16 mm，其设计后弯矩设计值为2 6 9.4 4 kNm，满足计算要求。箍筋配置为直径14 mm的HRB335级钢筋，间距按2 0 cm控制，其设计后剪力设计值为16 8.7 7 kN，满足计算要求。（2）C 型桩。纵向钢筋配置为14 根HRB335级钢筋，直径为2 2 mm，其设计后弯矩设计值为2 7 3.8 4 kNm，满足计算要求；箍筋配置为直径12 mm的HRB335级钢筋，间距按15 cm控制，其设计后剪力设计值为17 6.95 kN，满足计算要求。2.3运营效果评价2.3.1评价方法的构建支持向量机在岩土领域广泛应用，对非线性问题的适用性较强 ,因此，提出以其为基础构建滑坡变形预测模型，并以预测结果开展防治措施的运营效果评价，其评价思路为，若滑坡运营期累计变形值相对较小，且后续变形速率趋于减小，说明防治措施是有效的，反之，说明防治措施效果有限。按照支持向量机的原理，其训练函数f（x）为。f(x)=Wp(x)+b(4)式中，（x）为核函数；x为输人值；W、b 为映射及偏置向量。为保证式（4）的预测效果，其应满足下式（5）。?+WTWC1minR=（5)22式中,R为优化目标；c为惩罚变量；、为松弛变量。进一步可将式（5）的约束更新为。WTd(x,)+b-f(x,)e+5.f(x)-WTo(x)-bc+5(6)5,0;50式中，&为损失变量。通过对偶理论可将式（6）进行再次规划。1L=min-(a-a)Q(a-a)+(a,+a,)+Zf(x,)(a,-a,)(7)2=1=式中,L为规划目标；为样本；ai、为乘子变量；Q为核变量。据上，支持向量机的预测函数最终可表示为Y。Y,=Z(-a,-a,)K(x,x)+b(8)式中,K（x,x）为核函数。2.3.2评价结果分析在滑坡防治措施实施后，在B1桩、B7桩和C6桩的桩顶各布设一个位移监测点，并按照每周一次的监测频率进行监测，共计得到了31期变形数据，结果见表1。据表1,B1桩的累计变形值为10.7 7 mm，B7 桩的累计变形值为7.90 mm，C6 桩的累计变形值为9.39mm，三者的变形值均较小，均在控制范围内。表1滑坡防治后的变形数据监测周B1桩B7桩C6桩监测周B1桩B7桩C6桩期/周/mm/mm/mm期/周/mm/mm/mm00.000.000.00165.933.603.9010.050.230.09176.463.874.1320.110.420.27186.554.134.9630.140.460.51197.074.365.9540.200.500.57207.224.936.4350.230.650.83217.665.436.5660.340.670.90228.125.736.9370.420.701.56238.325.937.0080.580.771.93248.406.037.3891.401.192.34258.466.157.86132上接第12 9页）上接第12 7 页）2023年4 月江西建材规划设计与勘察（续表）监测周B1桩 B7桩C6桩监测周B1桩B7桩C6桩期/周/mm/mm/mm期/周/mm/mm/mm102.201.712.48268.766.488.49112.342.092.70279.186.798.62123.122.412.72289.597.118.73133.842.513.122910.007.448.94144.452.773.523010.377.699.18155.243.253.883110.777.909.39在预测过程中，将前2 7 期数据作为训练样本，后4 期数据作为验证样本，并经预测统计，得到3个监测点的预测结果见表2。据表2,B1桩预测结果中的平均相对误差为2.17%,B7桩预测结果中的平均相对误差为2.0 9%，C6桩预测结果中的平均相对误差为2.0 6%，3个监测点的预测精度均较高。表2 3个监测点的预测结果B1桩的预测结果B7桩的预测结果C6桩的预测结果监测周期/周变形值/mm预测值/mm相对误差1%变形值/mm预测值/mm相对误差/%变形值/mm预测值/mm相对误差/%289.599.382.237.116.972.048.738.561.992910.009.792.157.447.282.168.948.762.063010.3710.142.177.697.542.009.188.982.133110.7710.532.217.907.732.119.399.202.043210.927.989.523311.188.229.743411.388.509.863511.728.8110.01据外推预测结果可知，滑坡后续累计变形还会继续增加，但增加速率相对有限。其中,B1桩的后续增加速率均值为0.30mm/期，B7桩的后续增加速率均值为0.2 7 mm/期，C6桩的后续增加速率均值为0.2 0 mm/期，三者的后续增加速率均值均较小，充分说明变形趋于稳定，进一步验证了防治措施的有效性。3结语本文结合滑坡区实际情况，将此滑坡的防治措施设计为“抗滑桩板墙”，并设计两种桩型及挡土板。通过变形监测及后续预测，得出防治措施实施后的变形值相对较小，均在可控范围内，且后续变形速率较小，充分验证了防治措施的有效性。参考文献1徐永福，程岩，肖杰，等。膨胀土滑坡和工程边坡新型防治技术参考文献【1】黎婧.海绵城市理念在市政路桥设计中的渗透J.城市建设理论研究：电子版，2 0 2 2（32）：4 6-4 8.2张绪斌.基于海绵城市理念的市政路桥设计分析【J.运输经理世界，2 0 2 2(9):5 8-6 0.【3】管文中.海绵城市理念在市政路桥设计中的渗透【J】.中华建设，2022（3):12 1-12 3.5】蒋江生，杨元兴，三维激光扫描技术在建筑立面测绘中的应用【J.地矿测绘，2 0 14（3）：38-4 0，4 7.6 徐凯，郝洪美，郭亚兴.基于三维激光扫描仪的三维文物模型的建立J】.北京测绘，2 0 14（4）：12 0-12 2.7张平，黄承亮，朱清海，等。基于三维激光扫描技术的异型建筑物建筑面积工测量J】.测绘与空间地理信息，2 0 14（5）：222-224.8】李德江，董明清，孙凤.三维激光扫描仪在城市外立面采集成图中的应用J.测绘与空间地理信息，2 0 14（9）：2 9-31.研究J.岩土工程学报，2 0 2 2，4 4（7）：12 8 1-12 9 4.2董建华，吴晓磊，连博，等.预应力锚索抗滑桩滑坡防治结构的动力计算方法研究J：土木工程学报，2 0 2 2，5 5（11）：7 2-82.3 李思德，李远耀，段坤龙，等.基于物理模型试验的杆塔基础滑坡防护措施效果研究【J.地质科技通报，2 0 2 2，4 1（2）：2 0 9-218.4陈婷，李雪。滑坡防治原则分析及实例论证J.江西建材，2023（1):9 9-10 0,10 3.5文刘志强。滑坡勘察难点分析及防治措施研究J.江西建材，2023（1):12 5-12 6，131.6 拉换才让，栗桑，陈强，等.基于多重约束优化的滑坡变形组合预测研究J】人民长江，2 0 17，4 8（6）：4 7-5 1.【4 王国建.海绵城市建设理念在市政路桥设计施工中的体现【J】.四川水泥，2 0 2 1（8）：2 6 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