有限元塑性极限分析在高边坡稳定计算上的应用

本文通过分析比较计算边坡稳定的方法，然后利用有限元强度折减法，对该边坡稳定进行了计算分析，有限元强度折减法是基于真实应力场的计算方法，能够自动寻找最小安全系数以及相应的滑动面。     

基于改进蚁群算法的边坡稳定分析方法研究

为解决在考虑土体真实应力条件下,求解连续解空间内的临界滑裂面问题,通过在应力场的基础上定义安全系数,并引入改进蚁群算法,搜寻边坡的全局最小安全系数和相应的滑裂面。以圆弧滑裂面为对象,构建了基于应力场和改进蚁群算法进行边坡稳定分析的数学模型。研究表明:该方法用于边坡稳定分析评价,鲁棒性强,收敛速度快,计算精度高,计算程序可靠,为边坡工程的稳定分析提供了一种新的、有效的计算手段。     

土石坝边坡稳定性分析的应用研究

极限平衡法结合有限元强度折减法分析、计算边坡稳定是一种趋势,对两种方法进行了比较计算,有限元强度折减法是基于真实应力场的计算方法,能够自动寻找最小安全系数以及相应的滑动面。     

边坡圆弧滑裂面最小安全系数的简捷计算法

针对目前求解边坡圆弧滑裂面最小安全系数方法存在的问题,建立了滑裂面安全系数的解析表达式,依据数学求极值的方法,获得了最小安全系数与边坡坡比及边坡土体特性参数之间的数值关系。依据该数值关系,采用最优拟合技术,以最大相对误差绝对值与标准剩余差之和最小为目标函数,经拟合分析,获得了可直接完成边坡圆弧滑裂面最小安全系数求解的简化计算公式。该公式表达形式简单、计算过程简捷、实际应用方便。精度分析及算例比较表明,在工程实际应用参数范围内,该简化公式求解结果的最大相对误差小于1.25%,完全满足实际工程的计算精度要求,具有应用推广价值。     

基于智能单粒子算法的楔体最危险滑动面搜索

在岩质挖方边坡稳定性分析中,由于实际的地质结构面产状通常具有离散性且分布范围不确定,导致楔体的确定存在偶然性。以往多通过寻找每组结构面的优势产状进行楔体滑动稳定分析,该方法不能全面考虑所有可能形成的随机楔体组合,当优势产状组合形成的楔体安全系数与最危险滑动面组合的楔体安全系数相差较大时,可能会使边坡设计方案偏于不安全。提出了一种新的楔体稳定性优化分析方法,该法采用智能单粒子算法(ISPO)来搜索具有最小安全系数的楔体及其滑动面组合。通过与其他方法的对比,说明提出的方法具有更好的稳定性和更快的收敛速度。     

基于FLAC~(3D)的强度折减法和点安全系数法对比

编制了强度折减fish命令流,推导了基于快速拉格朗日有限差分法的三种点安全系数计算公式,采用安全系数为1.0的ACADS边坡考题比较了强度折减法和点安全系数法在边坡失稳破坏判识及安全系数计算中的精度和可靠性,计算表明:Flac3D的solve fos强度折减模块计算的安全系数为0.99,编制的强度折减法fish命令流得到的安全系数精确到0.994,对应边坡表层控制监测点合位移增量与强度折减系数增量之比的急剧变化点、边坡剪应变增量贯通区、塑性区连通状态及迭代求解的不收敛性。强度储备法、最小距离法和线弹性公式计算的点安全系数分布规律一致,不仅能较好地揭示出边坡的失稳状态及滑面位置,同时可以反映边坡不同位置的安全系数。强度储备法公式和线弹性公式计算的连通性滑面安全系数为1.002,最小距离法公式计算的连通性滑面安全系数为1.0018。最小距离法公式更接近边坡考题的安全系数裁判值1.0。     

基于有限元法的尾矿坝边坡三维稳定分析

以某尾矿坝实例为研究背景,分别采用三维有限元极限平衡法和有限元强度折减法对上游法筑坝的尾矿坝稳定进行分析。有限元极限平衡法基于有限元应力场结果与极限平衡分析方法计算边坡整体安全系数,采用粒子群算法搜索最小安全系数和对应的最危险滑动面。分析表明:三维有限元极限平衡法和有限元强度折减法呈现的边坡破坏形式一致,且有限元极限平衡法安全系数不受收敛判据影响,能获得准确的三维最危险滑动面和安全系数,还能提供滑动面上局部安全系数分布,提高了尾矿坝三维稳定分析的准确性。     

搜索边坡最危险滑动面及其对应的最小安全系数新方法

基于圆弧滑动面的假定和遗传算法的思想,提出了用加速遗传算法（aga）搜索边坡最危险滑动面及其对应的最小安全系数的方法。该方法是一种模拟生物遗传进化过程的算法,它克服了传统优化方法容易陷入局部极值点和误差传递导致不收敛的缺点,具有较高的计算精度,适用性强,搜索的最优解更具有全局性。通过一工程边坡实例对其进行了验证。     

边坡稳定极限分析斜条分上限法的全局优化方法

边坡稳定极限分析斜条分上限法需要寻求最小安全系数对应的临界滑动模式。由于待优化变量中包含了滑裂面位置与条块界面倾角,问题的自由度与非线性程度明显增加,寻找安全系数的整体极值变得十分困难。本文建立了任意形状滑裂面通过与不通过软弱夹层两种情况下斜条分上限法滑动模式优化的数学模型。为保证在随机搜索过程中生成合理的滑动模式,引入一系列约束条件,将临界滑动模式的搜索问题转化为一个有界约束的数学极小值问题,并结合遗传算法和粒子群算法两种全局优化方法,对多个典型算例进行对比分析。研究表明,提出的模型可以解决优化过程中生成不合理滑动模式的问题,不仅极大地提高了优化效率,而且可以避免数值计算不收敛的麻烦;将模型与全局优化算法相结合,在大多数情况下能够得到一个合理的、与极限平衡解十分接近的上限解,具有较好的全局收敛性。     

水火电联合系统多目标优化调度

建立了一个水火电力系统多目标优化调度模型，提出一种宽容约束的交互式计 算方法。在分解协调的过程中，本文提出的收敛准则，提高了计算精度。对非 线性规划问题的求解采用DFP算法，避免了牛顿法中计算海森矩阵及逆阵,而又保持了牛 顿法收敛速度快的优点。算例结果表明：该模型是合理的，算法是有效的。     

基于SQP法的泵站建筑物模糊安全综合评价及界面开发

针对目前层次分析法中权值计算和判断矩阵一致性检验分开进而导致计算精度不够精确的问题,提出了基于SQP法的权值计算算法。同时针对目前泵站建筑物安全评价中评价指标数较多,计算复杂易出错的问题,基于MATLAB GUI将整个安全评价过程设计为一个可视化界面。将权值计算与判断矩阵一致性检验相结合形成一个非线性优化问题,然后利用SQP法来求解。在提出的SQP权值计算算法的基础上融合模糊综合评价模型应用MATLAB GUI将计算过程封装成一个界面。以南水北调东线某大(1)型泵站建筑物安全评价为例,在此泵站上应用SQP算法计算各指标权值。计算结果表明,此算法计算精度高、收敛速度快。将开发出的界面应用到此泵站上可简单快速完成泵站建筑物安全评价,与实际状况较为符合。研究成果可为泵站等类似建筑物的安全综合评价提供参考。     

基于极限平衡法的折线形滑坡体 稳定性分析

应用极限平衡法推导出当无粘性土坡部分浸水时，其滑动面为两直线组成的折线形滑动面稳定安全系数的计算模型，并提出确定最小安全系数以及相应滑动面的方法。通过实例分析表明，其计算结果符合工程实际。     

GMRES解法在大型河网数值计算中的应用

将基于稀疏矩阵通用的按行存储方法的广义最小化残差算法应用于大型河网数值计算中，使大型河网的节点编号更具任意性，只需保证节点编号前后的一致性，而无需优化节点编码，实例计算结果表明，该算法精确、高效。     

基于最小势能原理的三维边坡稳定矢量和法

确定滑面应力状态以及坡体滑动方向,是运用矢量和法进行边坡稳定性分析的关键。针对任意形状的滑移面,基于最小势能原理获取滑面上的应力,通过使得系统势能最小的虚位移求解滑面上的法向力以及剪切力。同时,将边坡整体运动趋势视为微面抗滑力矢量和的相反方向,构建了一种抗滑力方向的计算方法。将滑体上的所有力在滑动方向上进行投影得到抗滑力与下滑力,二者的比值定义为边坡的安全系数。相比以往的研究,文中方法无需假定主滑面,同时避免了初始滑动方向的确定。为验证该方法的可行性,用其计算了2个经典算例的安全系数、滑动方向以及法向应力,并将其应用于某实际工程。结果表明:该方法在2个经典算例中得到的结果与其余算法结果较为接近,验证了其合理性;在实际工程中,文中方法与其他算法的计算所得安全系数较为接近。研究成果为边坡稳定计算提供了新的思路。     

乌井水库坝体防渗墙对坝坡稳定的影响研究

增建防渗墙是一种常见的土石坝加固手段,目前,关于土石坝除险加固工程中增建混凝土防渗墙后是否对坝坡稳定产生影响的研究较少,工程设计上也很少考虑.为分析增建防渗墙对坝体的影响,采用有限元法建立数值计算模型,分析增建防渗墙前后坝体渗流、应力场变化规律,对比计算不同运行工况条件下的坝坡稳定情况.计算结果表明:增设防渗墙后,上游坝坡浸润线有所抬高,下游坝坡浸润线明显降低;墙前土体孔隙水压力大于墙后土体,墙后土体的有效应力大于墙前土体;增建防渗墙后上游坝坡的稳定安全系数减小,但减小的幅度不大,相比上游坝坡,增建防渗墙对于下游坝坡的稳定安全系数影响更显著,安全系数提升了近10％;水位骤降速度越大,上游坝坡稳定安全系数下降越快,骤降达到的最小坝坡稳定安全系数越小,对于坝坡的稳定越不利.     

引入退火机制的复合形法在边坡最小安全系数搜索中的应用

针对基本复合形法在搜索复杂边坡最小安全系数的过程中可能会陷入局部极小值的问题，在其寻优过程中第一次出现关于最坏点映射失败时，将最坏点作为模拟退火算法的初始寻优点进行一次模拟退火搜索，用寻找到的最优值替换当前复形中的最坏点，构成新的复形继续进行基本复合形法的寻优至结束，从而形成一种新的、更加优异的优化算法。通过对算例的复杂边坡最小安全系数的搜索表明，这种引入退火机制的复合形法是一种全局搜索能力很强的算法。     

坡顶局部荷载作用下非均质边坡稳定性上限法分析

当坡顶作用局部荷载时,潜在滑裂面可能不通过坡趾,而是在坡面上发生局部失稳破坏。针对黏聚力随深度线性变化的非均质边坡,引入黏聚力比例因子,推导了坡顶局部荷载作用下非均质边坡极限分析上限法相关计算公式,建立了安全系数与滑裂面起始角、终止角以及临界高度的关联函数,将理论公式转换为多元函数的极小值问题,并给出最优解。主要分析了比例因子和局部荷载对边坡稳定性的影响,结果表明:比例因子对安全系数和滑裂面临界高度影响显著;坡顶局部荷载主要控制着边坡的破坏范围,对边坡的安全系数同样有着一定的影响。     

遗传算法在大坝安全监控神经网络预报模型建立中的应用

本文基于遗传算法思想，采用浮点数矩阵表示编码，在遗传算法的进化过程中加入一定的约束条件等方法，探讨了网络结构的设计和学习。经实例分析，在用于建立大坝安全监控预报模型的前馈神经网络设计中，该方法在满足一定约束条件下，能同时有效地寻找合适的网络结构和相应的参数(神经网络的权值和阈值)，且在精度和速度上都有较大的提高，为实现实时在线分析评价大坝的安全性态提供了有力的技术支持。     

一种新型遗传算法及其在土坡任意滑动面确定中的应用

提出了一种便于工程应用的改进模拟任意滑动面策略。针对简单遗传算法容易陷入局部最优值的缺陷，借鉴和声算法产生新解的方式来产生遗传算法中的子代个体。该策略能综合利用整个父体的信息来构建子代。将该方法用于求解两个复杂土坡的最小安全系数，所得结果与已有文献结果比较证明，新型遗传算法能搜索到更小的安全系数，可应用于土坡稳定分析。