边坡临界滑动面搜索的奖惩蚁群算法研究

边坡滑动面搜索是边坡稳定计算中一项关键的问题，其实质为安全系数最小的滑动路径的搜索问题，采用路径搜索算法蚁群算法是目前研究的热点。为了克服传统蚁群算法效率低、效果差的缺点，通过引入奖惩策略，加快较优路径和普通路径上信息素的差异，分化各条路径上的信息素，从而提出了一种奖惩蚁群算法。通过把边坡滑动面搜索问题的离散模型化，采用奖惩蚁群算法解决滑动面搜索问题，提出了一种临界滑动面搜索的新方法。通过一个简单边坡和复杂边坡的典型算例计算及一个大坝边坡的工程的应用实例应用，验证了新滑动面搜索算法的有效性及其高效性。结果表明，无论是对简单边坡还是复杂边坡，本文算法都可以能以更快的速度搜索得到效果更好的临界滑动面，且工程应用效果良好。     

边坡临界滑动面搜索的奖惩蚁群算法研究

边坡滑动面搜索是边坡稳定计算中一项关键的问题,其实质为安全系数最小滑动路径的搜索问题,本文对采用路径搜索的蚁群算法引入奖惩策略,加大较优路径和普通路径上信息素的差异,分化各条路径上的信息素,以克服其收敛速度慢、早熟收敛的缺点。通过把边坡滑动面搜索模型离散化,采用奖惩蚁群算法解决滑动面搜索问题,提出了一种临界滑动面搜索的新方法。最后对一个简单边坡和复杂边坡的典型算例及一个大坝边坡工程的应用实例进行了计算,验证了新算法的有效性及其高效性。结果表明,无论是对简单边坡还是复杂边坡,本文算法都能以更快的速度搜索到结果更好的临界滑动面,工程应用效果良好。     

土坡稳定分析中模拟任意滑动面的新策略及其效率分析

土坡稳定分析中的临界滑动面搜索需要以有效地模拟滑动面策略为前提.本文基于对常用策略的分析,提出了几种新策略以模拟任意滑动面,并利用和声搜索算法和Spencer法联合进行土坡稳定分析,将新策略以及常用策略应用于4个土坡的临界滑动面搜索中,比较了采用不同策略的搜索效率.计算结果表明:对于简单的均质土坡,不同策略的效率相差不大;而对于复杂土坡,应用本文提出的新策略则比应用常用策略的效率高,且该策略适用于含规则、不规则软弱夹层土坡的计算.     

动态规划法在搜索加筋土坡最危险滑动面的应用

本文采用非线性有限元法计算加筋土坡的应力场和位移场,依据剪应力法定义的安全系数,应用动态规划法搜索土坡的最危险滑动面。根据计算结果,对比了加筋前后土坡应力场和位移场的变化,分析了加筋对土坡侧向位移和最危险滑动面的影响。指出因加筋材料承担了部分剪应力,约束了土体的侧向位移,从而减小了土中的水平应力,扩散了剪应力,增大了土坡的安全系数。同时,计算分析了加筋材料摆放位置不同时,对土坡抗滑能力的影响效果。提出当将加筋材料贯穿于土中塑性区时,加筋效果最明显。对于较弱地基的土坡,筋材放置在坡底,有利于坡身荷载在地基土中的应力扩散,对限制地基土的侧向位移,提高土坡的安全系数有明显的效果。     

基于FOA法搜索危险滑动面的三维极限平衡分析

针对三维极限平衡法分析边坡稳定时不能搜索最危险滑动面的问题,以索风营水电站Dr2危岩体加固工程为研究对象,采用果蝇优化算法搜索危岩体的滑动面,采用改进的三维极限平衡法对危岩体进行抗震稳定计算,提出基于果蝇优化算法的危岩体危险滑动面搜索方法,并分析了危岩体各种加固措施对稳定的贡献度。结果表明:加固后的危岩体在地震工况下可以维持稳定,其中泥岩灌浆对稳定的贡献最大,顶部锚索贡献最小。该方法弥补了传统极限平衡法无法所搜滑动面的缺陷,提高了边坡失稳的预测精度,可为类似工程提供一定的参考。     

小生境与遗传模拟退火耦合算法在岩质边坡滑动面搜索中的应用

将小生境思想与遗传模拟退火算法相结合,应用于岩质边坡滑动面的搜索中。在实现了边坡结构面模拟的基础上,小生境与遗传模拟退火耦合算法可以顺利搜索出边坡由结构面与岩桥组合形成的潜在最危险滑动面。与其他智能优化搜索算法相比,该耦合算法具有收敛速度快、可找到搜索函数所有全局最优解、参数依赖性小等优点。工程应用实例表明该耦合算法在岩质边坡滑动面搜索中能取得令人满意的结果。     

考虑节理岩体强度各向异性的最危险滑动面搜索

针对实际岩体中节理裂隙的分布特征, 为了找准岩体破坏性滑动面的位置，在考虑节理岩体强度各向异性的基础上，提出了重力坝坝基滑动面自动搜索算法，并基于ABAQUS和FORTRAN平台，开发了针对有限元分析结果的重力坝坝基滑动面自动搜索程序。该程序由有限元结果导入、滑动面搜索2个模块组成。采用该算法，对坝基基岩中含有不同节理裂隙分布特征的重力坝在地震动荷载作用下的深层滑动面进行了实例验证。结果显示，该搜索方法得到的滑动面同有限元法得到的屈服区相吻合，证实了该滑动面搜索程序的可行性和可用性。     

非均质边坡光滑化处理及临界滑动面搜索

实际公路边坡工程绝大多数属于非均质边坡,使得边坡内部应力场的间断,无法使用经典的带梯度信息的优化算法进行滑动面搜索。在基于整体分析法的均质边坡滑动面搜索的理论基础上,提出了一种边坡材料参数光滑化处理方法,并成功将其扩展到非均质边坡。该方法将安全系数和潜在滑面上离散点的纵坐标均视为独立变量,安全系数的大小作为目标函数,约束条件是3个力矩平衡方程和其它一些必要性条件,相对于传统的极限平衡结合智能优化算法,该方法有着更高的收敛效率。2个典型非均质边坡算例结果表明:该方法与其他极限平衡法搜得的滑动面较为一致,说明了方法的可靠性。     

粒子群优化算法在搜索渗流作用下土坡临界滑裂面中的应用

为了准确找出渗流作用下土坡危险滑裂面位置并计算其安全系数,提高滑裂面搜索的速度和精度,本文将粒子群优化算法与有限单元法相结合,进行土坡稳定性分析。结果表明,粒子群算法能有效搜索出危险滑裂面的位置,在渗流情况下用有限单元法计算出的安全系数比传统条分法更趋近于精确解。这表明粒子群算法作为一种新型的优化算法,在土坡稳定分析中具有良好的应用前景。     

边坡临界滑动面确定的蛙跳算法

将蛙跳算法引入到边坡极限平衡稳定性分析中,详细介绍了蛙跳算法的流程,并对典型土坡进行了计算分析,结果表明:蛙跳算法搜索到的最危险滑动面上较多的点位于软弱夹层内,所得到的安全系数比遗传算法结果更为合理。通过正交试验分析了蛙跳算法各个参数对计算结果的影响,并给出了推荐的参数取值。     

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。     

基于临界滑动场理论的抗滑桩加固边坡稳定分析

临界滑动场理论已在边坡稳定、土压力理论、地基承载力等方面得到了应用和发展,但少见在抗滑桩加固边坡方面的应用研究。基于余推力法边坡滑动场理论,从理论基础、计算方法、算例验证3方面对抗滑桩加固边坡的临界滑动场方法进行了系统的分析研究,包括边坡土体的离散方法、复合土体抗剪参数的确定、临界滑动场的搜索、状态点危险滑动方向、最大剩余推力的确定以及最小安全系数的计算。采用经典算例对所提出的方法进行了验证,结果表明,基于临界滑动场理论的抗滑桩加固边坡计算方法是合理的。     

引入和声策略的遗传算法在土坡非圆临界滑动面求解中的应用

借鉴和声搜索算法中产生新解的方式在基本遗传算法中产生新的子代，同时提出一种修复策略替换惩罚策略来修复搜索过程中可能出现的不可行解，以更有效的搜索解空间，从而形成和声遗传算法。利用该算法对两个土坡的最小安全系数及其临界滑动面进行搜索，并同采用基本遗传算法和基本和声算法的计算结果进行比较，证明了本文提出的两种策略是有效且合理的。     

岩质边坡潜在滑块搜索方法及工程应用

岩质边坡安全系数的搜索方法一直是工程界的热门话题,本文基于第二类非圆弧滑动面特点,采用模式搜索法及形搜索法分别搜索岩质边坡的潜在滑动面,从搜索效果及搜索原理等方面,对比其搜索结果,总结其适用条件。结合工程实例,比较分析以上两种搜索方法的结果,得出在岩层分布倾角较小时,两者分析结果非常接近,为类似工程提供建议。     

滴灌作用下膨胀土边坡表层含水量影响因素分析

含水量是影响膨胀土裂隙开展的关键因素,基于控制含水量(后称"控水")的思路治理膨胀土边坡的方法具有重要的工程意义。提出利用滴灌加湿作用控制膨胀土边坡裂隙的理念。运用有限元分析方法,研究滴灌作用下膨胀土表层初始含水量、滴灌量、滴灌历时以及坡度等关键敏感性因素对边坡表层含水量的影响规律。研究结果表明:膨胀土具备较强的保水性能;初始含水量低、持时短、大间距的滴灌,不利于土体水分重分布;多点源交汇滴灌下的坡度越大,滴灌浸润范围越大。因此,可通过开启较高的滴灌临界含水量、设置较大坡度以及合理的滴头水平间距来增强膨胀土边坡表层土体的加湿效果。     

确定概率临界滑面的简化方法

在对边坡进行可靠度分析时,通常选择强度参数均值对应的确定性临界滑面或最小可靠度指标对应的概率临界滑面作为计算滑面,前者为确定性滑面上的可靠度指标,并非最小可靠度指标,后者作为边坡体系可靠度的近似,更接近于边坡的实际破坏概率。Hassan和Wolff提出的概率临界滑面计算方法,基于强度参数的特定组合,进行几次稳定性计算确定最小可靠度指标对应滑面,简便易行,无需专用的可靠度分析软件。为证明该方法的有效性,将其运用到简单均质土坡与非均质土坡算例中,并将工程中常用的正交设计运用到可靠度计算中,进行对比分析。结果显示:2个算例均表明最小可靠度指标对应的滑面与参数组合中最小安全系数对应的滑面相一致。因此,在工程应用中,可以采用该方法确定最小可靠度指标对应滑面。