(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210545341.1 (22)申请日 2022.05.19 (71)申请人 浙江大学 地址 311100 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 于洋　刘松林　孙红月　吕庆　 安妮　陈欣蔚　 (74)专利代理 机构 杭州新泽知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 33311 专利代理师 管宾 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06N 7/00(2006.01) G06F 111/06(2020.01)G06F 111/08(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种抗滑桩加固堆积层滑坡稳健性优化设 计的方法 (57)摘要 本发明公开了一种抗滑桩加固堆积层滑坡 稳健性优化设计的方法， 其特征在于， 其包括以 下步骤： 定义抗滑桩加固堆积层滑坡系统， 并将 其输入参数划分为设计参数和噪声因素； 建立抗 滑桩的设计空间； 量化噪声因素的不确定性； 计 算满足安全性要求的所有可行设计的稳健性指 标和工程造价； 获取优化设计和最优设计。 本发 明基于岩 土工程稳健性设计原理， 将影 响土石混 合体力学参数的因素视为噪声因素， 通过调整抗 滑桩的设计参数， 使 得抗滑桩加固堆积层滑坡整 体安全系数对噪声因素的变化不敏感， 同时又满 足安全性要求和经济性要求。 权利要求书3页 说明书7页 附图3页 CN 115098996 A 2022.09.23 CN 115098996 A 1.一种抗滑桩加固堆积层滑坡稳健 性优化设计的方法， 其特 征在于， 其包括以下步骤： 步骤1、 定义抗滑桩加固堆积层滑坡系统， 并将其输入参数划分为设计参数和噪声因 素； 步骤2、 建立 抗滑桩的设计空间； 步骤3、 量 化噪声因素的不确定性； 步骤4、 计算满足安全性要求的所有可 行设计的稳健 性指标和工程造价； 步骤5、 获取优化设计和最优设计。 2.根据权利要求1所述的抗滑桩加固堆积层滑坡稳健性优化设计的方法， 其特征在于， 步骤1中， 抗滑桩加固堆积层滑坡系统的输入参数包括滑坡体的厚度H和倾角 α， 土体的黏聚 力cm、 内摩擦角 和重度γm， 块石的休止角 δ、 含石量VBP和重度γb， 地下水的深度zw和重度 γw， 以及抗滑桩的桩径D、 中心间距S和表示抗滑桩所在位置到滑坡体后缘之间水平距离的 桩位B； 其中抗滑桩的桩径D、 中心间距S和桩位B为设计参数， 土体的黏聚力cm、 土体的内摩 擦角 块石的含石量VBP、 块石的休止角 δ 以及地下 水深度zw为噪声因素。 3.根据权利要求1所述的抗滑桩加固堆积层滑坡稳健性优化设计的方法， 其特征在于， 步骤2中， 根据抗滑桩设计参数的典型取值范围、 工程经验和设计规范， 选择离散的设计参 数个数； 抗滑桩的设计空间 d由不同设计参数的组合构成， 用M表 示设计空间d中抗滑桩设计 的数量。 4.根据权利要求1所述的抗滑桩加固堆积层滑坡稳健性优化设计的方法， 其特征在于， 步骤3中， 噪声因素的不确定性根据地质调查和岩土工程试验， 并结合文献或当地工程经验 进行评估。 5.根据权利要求1所述的抗滑桩加固堆积层滑坡稳健性优化设计的方法， 其特征在于， 步骤4具体包括以下步骤： 步骤4.1、 对于设计空间d中的第i组设计参数di， 由蒙特卡罗模拟随机生成Ns组噪声因 素的变异系数COV； 步骤4.2、 对于每一组COV， 由蒙特卡罗模拟随机生成Nt组噪声因素； 步骤4.3、 计算每一组C OV对应的失效概率， 令Xk,j(k＝1,2,…,Ns； j＝1,2,…,Nt)代表基 于第k组COV所生成的第j组噪声因素， 则功能函数G(di,Xk,j)可表示为： G(di,Xk,j)＝Fsk,j‑Fs0  (1) 式中： Fsk,j为基于第i组设计参数和第j组噪声因素所计算的抗滑桩加固堆积层滑坡整 体安全系数； Fs0为目标安全系数； 若地下水位以上的土石混合体也处于完全饱和状态， 则抗滑桩加固堆积层滑坡整体安 全系数采用下式计算： 式中： Fs为抗滑桩加固堆积层滑坡的整体安全系数； H为滑坡体的厚度； B为桩位； S为抗 滑桩中心间距； zw为地下水深度； α 为滑坡体的倾角； 为土石混合体的有效内摩 擦角； γsat 为土石混合体 的饱和重度； γw为水的重度； γ ′为土石混合体的有效重度； F为土石混合体权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115098996 A 2中抗滑桩提供的抗滑力； 进一步的， 基于所述步骤4.1中的功能函数G(di,Xk,j)， 对于第i组设计参数di， 其对应的堆积层滑 坡整体安全系数低于目标安全系数的概 率， 被定义 为失效概 率， 由下式计算： 式中： I(di,Xk,j)为一个指示函数， 定义为： 如果G(di,Xk,j)<0， 则I(di,Xk,j)＝1， 否则I (di,Xk,j)＝0； 步骤4.4、 对Ns组COV中的每一组重复所述步骤4 ‑1‑步骤4‑2， 以完成图1中的内循环， 即 可获得设计空间d中第i组设计参数di所对应的Ns组失效概 率； 步骤4.5、 评估可行设计的稳健性和工程造价， 根据Ns组失效概率的均值判断第i组设计 参数di是否为可 行设计， 由下式计算： 式中： μp(di)为Ns组失效概率 的均值； 若μp(di)低于目标失效概率， 则第i组设计参数di 为可行设计； 采用Ns组失效概 率的标准差作为该 可行设计的稳健 性评估指标， 由下式计算： 式中： σp(di)为Ns组失效概 率的标准差； 采用抗滑桩单位影响区域的横截面积作为该可行设计的工程造价评估指标， 由下式计 算： 式中： C为抗滑桩的工程造价； D,S和B分别为抗滑桩的桩径(m)、 中心间距(m)和桩位 (m)； 步骤4.6、 对设计空间d所包含的M种抗滑桩设计中的每一组设计参数， 重复所述步骤 4.1至步骤4.4， 得到所有可 行设计及其对应的稳健 性评估指标和工程造价评估指标。 6.根据权利要求5所述的抗滑桩加固堆积层滑坡稳健性优化设计的方法， 其特征在于， 步骤5中， 基于所有的可行设计， 根据计算的稳健性指标和工程造价之间的权衡关系可获得 帕累托前沿。 7.根据权利要求5所述的抗滑桩加固堆积层滑坡稳健性优化设计的方法， 其特征在于， 步骤4.3中， 土石混合体中抗滑桩提供的抗滑力的计算公式为： 式中： h为抗滑桩嵌入滑坡体 中的深度； p(z)为土石混合体作用在每单位深度抗滑桩上 的极限压力； z为滑坡面以下某一处的深度；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115098996 A 3