深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)方案優(yōu)選與參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、深基坑開(kāi)挖與支護(hù)及相關(guān)理論是各類(lèi)建筑和地下工程面對(duì)的最主要問(wèn)題之一。隨著深基坑開(kāi)挖越來(lái)越深，深基坑支護(hù)所需投入的費(fèi)用也越來(lái)越大，這就給工程界提出了新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。由于支護(hù)工程方案的非唯一性，在深基坑工程中采用優(yōu)化設(shè)計(jì)己成為技術(shù)發(fā)展的必由之路。因此，深入討論深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方法，合理地選擇支護(hù)型式和施工工藝，協(xié)調(diào)好安全、經(jīng)濟(jì)、可行三者之間的關(guān)系，是巖土工程界進(jìn)行深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。本文對(duì)深基坑支護(hù)方案的優(yōu)選和深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)

2、行了研究，主要內(nèi)容與創(chuàng)新性工作如下： (1)依據(jù)深基坑安全等級(jí)和變形控制等級(jí)初步選擇深基坑支護(hù)方案，在此基礎(chǔ)上，利用模糊綜合評(píng)判法進(jìn)行方案的進(jìn)一步優(yōu)選，按安全可行、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境保護(hù)、施工便捷等基本準(zhǔn)則進(jìn)行一級(jí)模糊評(píng)判。根據(jù)深基坑支護(hù)體系設(shè)計(jì)應(yīng)滿足強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性驗(yàn)算等基本原則，經(jīng)過(guò)分析，確定影響安全性的因素，進(jìn)行二級(jí)模糊評(píng)判；根據(jù)深基坑支護(hù)體系施工費(fèi)用、土方開(kāi)挖費(fèi)、施工監(jiān)測(cè)及檢測(cè)費(fèi)、環(huán)保費(fèi)用等基本原則確定影響經(jīng)濟(jì)性的因素，進(jìn)

3、行二級(jí)模糊評(píng)判；根據(jù)施工對(duì)周?chē)用裆畹挠绊?、施工?duì)周?chē)ㄖ锖偷叵鹿芫€的影響、施工產(chǎn)生的次生災(zāi)害影響等基本原則確定影響環(huán)境保護(hù)的因素，進(jìn)行二級(jí)模糊評(píng)判。運(yùn)用該法，對(duì)東大國(guó)際中心深基坑支護(hù)初選方案進(jìn)行模糊綜合評(píng)判，得出優(yōu)選方案——樁錨支護(hù)方案，達(dá)到了安全可行、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境保護(hù)、施工便捷的目的，收到了很好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。實(shí)踐證明，模糊綜合評(píng)判優(yōu)選是一個(gè)較科學(xué)的方法，用于具有極大模糊性的深基坑支護(hù)工程中是合理、有效的，可供類(lèi)似工程借鑒、

4、參考。 (2)根據(jù)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的需要，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法(SGA)提出了若干改進(jìn)。通過(guò)引入單親遺傳算子和轉(zhuǎn)基因算子得到的改進(jìn)遺傳算法(IGA)，很好地保持了群體的多樣性，并有效地防止了未成熟收斂現(xiàn)象和振蕩現(xiàn)象的發(fā)生；提出了具有局部搜索能力強(qiáng)和收斂快等特點(diǎn)的三等分割算法，并與SGA混合，開(kāi)發(fā)出混合遺傳算法(HGA)，該算法既發(fā)揮了三等分割算法局部搜索能力強(qiáng)的特點(diǎn)，又發(fā)揮了SGA全局性好的特點(diǎn)，使搜索不至于陷入局部最優(yōu)；將三等

5、分割算法與IGA混合，開(kāi)發(fā)出改進(jìn)混合遺傳算法(IHGA)，該算法成功地解決了SGA在迭代過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的未成熟收斂、最優(yōu)個(gè)體被破壞而發(fā)生振蕩、隨機(jī)性太大和停滯等問(wèn)題，并且，SGA法局部搜索能力差、迭代過(guò)程緩慢的缺點(diǎn)也得到了有效的改善。 (3)分別對(duì)排樁支護(hù)、土釘支護(hù)及水泥土墻等三種深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行了較系統(tǒng)研究，通過(guò)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量的詳細(xì)討論，分別得到了三種深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的不同約束條件，建立了排樁、土釘、水泥土墻等

6、三種深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化模型，利用自行開(kāi)發(fā)的改進(jìn)混合遺傳算法(IHGA)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些重要參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 利用本文提出的支護(hù)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和自行開(kāi)發(fā)的改進(jìn)混合遺傳算法(IHGA)計(jì)算機(jī)程序，分別結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行了深基坑排樁支護(hù)、土釘支護(hù)和水泥土墻支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)果表明，對(duì)于不同支護(hù)類(lèi)型采用的不同約束條件是合理的，所建立的排樁、土釘、水泥土墻等三種深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化模型是正確的，自行開(kāi)發(fā)的改進(jìn)混合遺