粒子群优化算法搜索土坡临界非圆弧滑动面

为了提高土坡稳定性状分析的速度和精度,提出了结合有限元分析结果用粒子群优化算法（PSO）来确定边坡最危险滑动面及其对应的最小安全系数的技术方法。这种方法以有限元分析结果为基础,不必假定滑动面的形状,对于软硬差别较大的成层土坡以及边界条件或受力情况比较复杂的实际土坡工程问题,可以得到合理的结果。通过两个算例,证明了这种方法的可行性。     

边坡稳定分析中的临界滑动面搜索方法述评

对现有边坡稳定性分析中的各种临界滑动面搜索方法，主要工作和成果进行了系统的总结，在简述各种方法的基本原理的基础上，评价了其主要优缺点，并对临界滑动面搜索方法的进一步研究，发展和应用提出了建议。     

混合粒子群算法搜索土坡危险滑动面

基本粒子群优化算法存在着对惯性因子敏感、计算量大等缺点,通过借鉴和声搜索算法产生新解的策略和不连续飞行假定,构成了混合粒子群算法。首先,当粒子飞行超越边界时,采用和声搜索算法产生新解;此外还引入了不连续飞行假定,即在每次迭代步中,随机选择一些个体更新速度、位置向量,以利于减少计算量。随机给定10组参数,分别利用基本粒子群优化算法和混合粒子群优化算法对某复杂土坡的最危险滑动面进行了搜索。比较发现,混合粒子群算法能在较短的计算时间内得到更好的结果。     

用复合蚁群算法确定边坡临界滑动面

阐述了蚁群算法基本原理，针对蚁群算法局部搜索能力不强等问题进行探讨，把单纯形加速度法引入蚁群算法中构成复合蚁群算法，可加强局域空间的探索，通过工程实例进行了验证。计算表明，在边坡临界滑动面确定中，复合蚁群算法对改善搜索效率、确保计算精确度具有明显效果。     

边坡非圆弧临界滑动面的粒子群优化算法

采用粒子群优化算法搜索边坡的临界滑动面及其对应的最小安全系数。粒子群优化算法不断迭代更新试算滑动面，使其安全系数不断减小，经过有限次的迭代分析可确定边坡临界滑动面及其对应的全局最小安全系数。粒子群优化算法具有较好的全局搜索和局部搜索能力，可克服多数常规的优化方法易陷入安全系数局部极小的问题，并具有较高的搜索效率。同时，粒子群优化算法易于与极限平衡法或有限元-极限平衡法相结合进行边坡稳定分析。通过数值算例及与其他学者的结果比较，证明提出的确定边坡临界滑动面方法的有效性。     

一种三维均质土坡滑动面搜索的新方法

通过提出一种新的随机方法生成2条随机曲线:一条为三维滑体滑动方向上与坡面线围成断面尺寸最大的随机母线;另一条为垂直滑动方向上与坡面线围成断面尺寸最大的随机准线.三维滑动面是由准线在母线上移动或母线在准线上移动形成的,这时,形成的三维滑动面容易将滑体划分为n×m个铅垂条块,进而能够方便地实现三维安全系数公式中的土块微分量计算以及三维滑动面图形的生成.在此过程中,针对随机搜索精度不高的问题,通过将随机母线和随机准线用近似母线和近似准线来代替进行改进,通过搜索由近似母线和近似准线形成的任意三维滑动面来找到最危险滑动面.三维均质土坡算例表明:用本文方法计算的安全系数比其他方法计算的小,因而偏于安全,证明了所提方法的有效性.滑体长度对土坡稳定性影响的研究表明:三维边坡的稳定性高于二维边坡,随着滑体长度的增加,三维稳定性趋于二维稳定性;从准线形状分析结果以及母线与二维滑动面的对比分析证明,对于无限长三维均质土坡,其滑动面简化为二维圆弧是可行性的.     

黏性土土坡稳定分析方法中条分法的讨论

分析了瑞典条分法和毕肖普条分法的基本原理,通过具体工程实例介绍了条分法在黏性土土坡稳定分析中的应用,探讨了条分法存在的问题,以推广条分法在工程中的应用。     

考虑土体强度随深度变化的土坡稳定性研究

自然界中土体强度随深度变化情况普遍存在。通过数值方法对2层黏性土坡的稳定性进行了模拟,重点分析了土体强度随深度变化以及土层厚度对土坡安全系数和失稳滑动面位置的影响。结果表明,与采用上下土层性质平均值的均质土坡相比,考虑土体强度随深度变化的土坡安全系数更小;此外,土层厚度对土坡滑动面的位置具有重要影响,当上层土层厚度小于坡高,随着土体强度系数k的增大,滑动面出口向坡脚移动,入口向坡肩移动。     

基于加速混合遗传算法搜索复杂边坡的最危险滑动面

基于简化Bishop条分法分析复杂边界边坡的稳定性,以圆弧滑裂面与边坡面的左右交点的两个X坐标--XL和XR以及滑裂面圆心坐标的Y坐标--Y0作为设计变量,提出一种加速混合遗传算法(AHGA)对设计变量进行优化。该方法是通过把无约束优化的Powell算法作为一个与遗传算法的选择、交叉和变异平行的算子,嵌入到改进的实数编码遗传算法中而得到的,它同时具有两个方法的优点,有较强的自适应能力,使得收敛速度加快,还有可能搜索到最优化问题的全局最优解。通过一高速公路边坡工程实例验证,加速混合遗传算法(AHGA)搜索到的圆弧滑动面与现场勘察结果很吻合,优于简单遗传算法(SGA)。     

确定边坡潜在滑动面的新方法——变形应力场法及其应用

确定边坡潜在滑动面的新方法——变形应力场法及其应用@段庆伟$中国地质大学工程技术学院!北京100083~~~~     

岩质边坡最危险滑裂面的GA-Sarma算法研究

 基于现有国内外边坡极限平衡法稳定性分析软件在岩质边坡滑裂面搜索中的局限性,将遗传算法(GA)和Sarma法相结合,提出岩质边坡最危险滑裂面的GA-Sarma算法。GA-Sarma算法解决以折线形为滑面形态、以层面等结构面为边界任意条分并满足条块间边界力平衡原理、滑裂路径可追踪顺坡向不连续结构面的岩质边坡最危险滑裂面的全局优化问题。     

基于滑移线场理论的边坡滑裂面确定方法

发展了一套基于滑移线场理论,并根据有限单元法的计算结果来确定边坡滑裂面的数值模拟方法,在此基础上研究了流动法则对边坡稳定分析的影响。该方法可以考虑弹性区与塑性区的区别,并可以考虑不同的流动法则。给出了滑移线方向场数值模拟的具体方法和由滑移线方向场追踪滑移线的方法,提出安全系数最小的滑移线即为边坡的滑裂面。算例证明了方法的有效性。研究结果表明,对于无约束的天然边坡,自重作用下其安全系数受流动法则的影响较小,而滑裂面的位置随流动法则的不同而不同;当坡顶有荷载作用时,尤其是边坡的稳定性主要由坡顶荷载决定时,无论是安全系数还是滑裂面,流动法则的影响均很大,采用相关联流动法则可能会高估边坡的稳定性。     

混沌扰动启发式蚁群算法及其在边坡非圆弧临界滑动面搜索中的应用

通过引入混沌扰动算子增加解的多样性和提高全局寻优能力，另外通过构造蚂蚁的启发式搜索方式提高对局部最优解的搜索能力，从而有效地克服了基本蚁群算法容易出现停滞和搜索效率低的缺陷。还利用Spencer法和Janbu法，探讨了所提出的具有混沌扰动算子启发式蚁群算法在边坡稳定性分析中的应用。实例计算和对比分析结果表明，该法有效而又可靠。     

土质边坡极限平衡状态及临界滑动面的判定方法

 开展边坡失稳判据及临界滑动面确定方法的理论与数值实现研究。应用分叉理论的研究成果,证明满足关联流动法则的理想弹塑性材料,在平面应力或平面应变条件下的失稳模式为应变局部化模式,由此类材料构成的边坡模型的失稳过程为局部带渐进扩展过程。基于以上证明,提出局部化带贯通判据,认为表征边坡整体失稳的充要条件是局部化带在边坡内部的完全贯通。基于数值模拟,发展一种局部化带路径追踪技术,根据每个增量时步土体单元的局部化状态信息,通过后处理显式追踪局部化带的形成、扩展、汇合直至贯通的过程,直观、方便地判断边坡的极限平衡状态,同时确定临界滑动面的位置。并开展强度折减和位移加载算例研究,验证局部化带贯通判据及数值实现方法的适用性。     

严格极限平衡条分法框架下的边坡临界滑动场

首先将严格极限平衡条分法进行改进,给出更实用的安全系数计算格式;然后将只满足力平衡条件的边坡临界滑动场数值模拟方法进行推广,建立一套能满足严格平衡条件的边坡临界滑动场计算方法.对文献中的算例进行计算比较,结果表明本文计算的临界滑动面比其它方法搜寻的临界面更危险,即得到更小的安全系数,展示了本文方法的精度与可靠性.     

边坡非圆临界滑面确定之动态规划法研究

临界滑面的确定一直是边坡稳定性研究的关键,而边坡临界滑面一般为非圆型式,目前国内外还未能满意地解决非圆临界滑面的确定问题。基于Ｊａｎｂｕ法,利用动态规划理论成功地解决了非圆临界滑面的确定及相应安全系数的求算问题。该方法可以考虑地下水及地震对边坡稳定性的影响,尤其对于复杂地质条件边坡稳定性分析,与目前国内外同类方法相比具有非常明显的优越性,完善了边坡临界滑面确定之理论。     

基于模拟退火算法的边坡临界滑面搜索方法

 总结一般情况下滑动面应该满足的基本规律,这些规律在进行滑面优化时对临时产生的滑面起到约束作用。利用非线性有限元法得到坡内真实应力场,将模拟退火算法这一人工智能型非数值优化方法与边坡稳定的有限元方法相结合,探讨基于有限元分析方法的边坡最小安全系数及任意形状临界滑动面的搜索技术。针对临界滑面的搜索过程中,随机生成的初始滑面或试算滑面难以满足滑面几何约束条件这一缺陷,采用动态搜索域的概念,使变换过程局部化,计算效率大为提高。计算的结果表明：该算法找到全局最优解,并且真实再现某些情况下,圆形或其他非圆形式的临界滑动面。     

边坡非圆弧潜在滑动面全局优化的新方法

最危险潜在滑动面搜索是边坡稳定性分析中的一项关键工作,最危险滑动面的准确确定对边坡稳定性评价、设计、施工等均具有重要意义,随着计算机技术的发展,各种最优化方法在最危险滑动面搜索中得到广泛应用。Leapfrog算法是一种优秀的全局优化方法,该方法模拟分子在空间中运动的物理现象,以分子势能表示目标函数,通过一定策略追踪分子的运动轨迹,获得问题解。极限平衡分析是工程界普遍接受的稳定性分析方法,以安全系数(滑动面的函数)为目标函数,将Leapfrog算法与Spencer法结合,提出确定任意形状滑动面的新方法,并通过2个经典算例说明该方法的可行性。