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)。     

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。     

遗传算法在边坡稳定系数计算中的应用

边坡稳定性的关键问题是确定最危险滑动面(潜在最危险滑动面)和边坡的稳定系数。国内外一般是采用先假定边坡滑移模式,然后近似确定最危险滑动面,再求近似的边坡稳定系数的方法来分析边坡的稳定性,但假设的边坡滑移模式难以反映边坡滑移的实际状态。因此本文探索利用遗传算法搜索最危险滑动面,并得到最小稳定系数及对应的最危险滑动面曲线,取得了较好的效果。     

地下洞室地表非线性沉降模型参数确定新方法

根据随机介质理论构建地下洞室地表非线性沉降模型,把 DFP 变尺度算法作为一个与遗传算法的选择、交叉和变异平行的算子,嵌入到改进浮点编码遗传算法中,从而获得基于 DFP 算法和改进浮点编码遗传算法的加速混合遗传算法(AHGA),该方法既保留了 DFP 算法和改进浮点编码遗传算法的优点,又使收敛速度较快,还有可能搜索到最优化问题的全局优化解。通过某地下洞室地表沉降的工程实例分析表明,加速混合遗传算法不仅能解决地下洞室地表非线性沉降模型参数确定问题,而且优化结果优于其它方法。     

土钉支护结构稳定性分析

以极限平衡理论和土钉支护结构的滑动破坏模式为基础,采用圆弧滑动简单条分法,利用圆弧滑移面和圆心的几何关系,建立边坡最危险滑移面搜索模型.运用遗传算法对兰州某基坑工程支护结构的最危险滑移面进行动态搜索与确定,并计算对应的稳定性安全系数.结果表明了该搜索模型的合理性和遗传算法能够精确的确定土钉支护结构的最危险滑移面及对应的...     

一个新的非圆弧滑动全局最优化算法

提出了一种新的非圆弧滑动边坡稳定分析算法,该算法直接建立在条分法的基础上。滑坡体被离散成一系列的土条之后,滑动面变成由这些土条的节点来控制。该算法的实质是随机移动这些节点,用非数值的方法如模拟退火法使滑动面的移动向潜在的最危险滑动面移动。该算法不需要设定搜索范围,不需要假定滑面形状,能够自然算出复杂几何特征和材料特性真实边坡下最危险滑动面的形状。同时由于变换过程的局部性,计算效率大为提高。计算结果表明,该算法准确找到了全局最优解,并验证了在某些情况下滑动面为圆弧状或分段直线状,或其组合形式。     

基于混合遗传算法的结构优化设计

针对遗传算法在迭代过程中经常出现早熟、收敛速度慢、局部搜索能力差等缺点,对遗传算法中的遗传算子进行了改进,提出梯度算法与遗传算法相结合的混合遗传算法。分析表明,这种混合遗传算法既发挥了梯度算法局部搜索能力强的特点,又结合了遗传算法全局搜索能力强的优点,避免出现早熟现象,使收敛速度大大改善,具体算例表明该混合遗传算法是一种有效的工程结构优化方法。     

最小势能法在土钉支护边坡中的应用

根据最小势能边坡稳定性分析方法,假定滑动面为圆弧形,建立了使用土钉支护边坡的稳定性分析的新方法,推导了安全系数计算公式,通过滑动面与圆心的几何关系建立了滑移面搜索模型。使用遗传算法对边坡工程实例的滑动面进行动态搜索,确定了最危险滑动面,并计算出与其对应的安全系数,结果表明:土钉加固边坡稳定性分析新方法与极限平衡法计算结果相近,表明这一方法的适用性及搜索模型的合理性。     

基于遗传算法的基坑土钉支护整体稳定性求解

结合遗传算法和Visual c＋＋6.0编程对某基坑的土钉支护的最危险滑动面进行了自动搜索并计算了对应的稳定性系数,讨论了pc和pm的取值对收敛速度的影响,结果表明遗传算法所确定的最危险滑动面与传统计算结果相符合,并与监测结果吻合,证明了该方法的有效性和准确性。     

复杂边坡滑动面确定的联合搜索法

 针对复杂边坡特点,提出改进的滑动面搜索变量选取方式,通过左、右出滑点和弧高控制滑动面位置,搜索变量取值范围不再需要经验假定。使用分区间搜索策略,以寻找最危险滑动面和潜在危险滑动面,同时也将搜索区域分割,增大算法搜索到全局最优值的可能性。利用混沌优化算法和复合形法联合搜索算法确定复杂边坡的最小安全系数和滑动面,充分利用混沌搜索和复合形法各自的优点,有效地避免陷入局部最小值,并克服混沌优化耗时较长的不足。通过对复杂边坡实例的计算,结果证明,采用改进搜索变量的基本复合形法寻优成功率比传统搜索变量高出40%～60%。联合搜索法的最小安全系数集中于1.70～1.72,全局搜索能力远远优于基本复合形法。多级边坡工程算例的分析表明,该边坡的4条潜在滑动面,其安全系数与最小安全系数相差不超过7.6%,最小仅相差3.6%,但相应的滑动面位置与最危险滑动面完全不同。     

基于进化策略的路基稳定性分析

基于边坡稳定分析的简化毕肖普（A.W.Bishop）条分法,提出用进化策略搜索最危险滑动面及其对应的最小安全系数的方法.该方法模拟了生物进化过程,克服了传统方法容易陷入局部最小值的缺点,是一种全局优化算法,并通过某一高路堤公路边坡对其进行了验证.     

基于遗传算法地震荷载作用下边坡稳定性分析水平条分法

研究了地震荷载作用下水平向成层边坡稳定性分析的计算方法。根据水平向成层边坡的特点，提出了适合此类边坡的水平条分法，并利用具有良好全局收敛性能的遗传算法对临界滑动面进行搜索．通过实例验证和与其他方法对比分析，结果表明这种方法不仅准确可靠，而且总能搜索到全局最优解。     

基于无记忆最小二乘似牛顿法的边坡稳定性分析

在基于圆弧滑动面假定的边坡稳定性分析中，应用无记忆最小二乘拟牛顿法搜索边坡最危险滑动面及相应的最小安全系数，作滑动面搜索时不必给定圆心搜索范围，由最优化方法自动地搜索出最危险的滑动面，从而提高了边坡稳定性分析的可靠性。该方法还可用于其他优化问题，它不必记忆迭代矩阵，大大地减少了贮存量，提高了计算效率。     

基于遗传算法的土坡三维可靠度分析

 边坡稳定分析的三维安全系数方法和三维可靠度分析方法一般均需人为给定一个与滑坡体宽度相关的参数或仅针对固定三维滑面进行分析计算。由于这样计算得到三维安全指标并不是最小值，因此难以反映边坡真正的安全度水平。引入随机场局部平均计算模型，考虑土性参数的空间相关性，边坡存在一个最小可靠指标对应的三维滑坡形态，这为采用优化方法进行土坡稳定三维可靠度分析奠定基础。对最小三维可靠度指标与三维临界滑面存在的缘由进行分析。遗传算法是一种优秀的全局寻优算法，可以有效解决边坡稳定分析临界滑面搜索问题。引入土性参数的空间相关模型，结合边坡稳定的三维简化毕肖普方法，直接以边坡稳定的三维可靠度指标为优化目标，建立基于遗传算法的边坡稳定三维可靠度分析方法。该方法无需滑坡宽度的假定，可以得到真正的边坡稳定三维可靠指标及对应的三维临界滑面。算例说明该方法的有效性。     

框架预应力锚杆边坡支护结构稳定性计算方法及其应用

基于土体边坡滑动面的破坏模式及极限平衡理论,采用圆弧滑动条分法,在考虑支护结构、锚杆对土体边坡稳定性影响的情况下,建立了边坡最危险滑移面的搜索模型,推导了边坡滑移面圆心位置与稳定系数之间的函数关系。通过计算机动态设定滑移面圆心所在区域,并在圆心区域内采用网格法搜索最危险滑移面的圆心,实现了基于计算机搜索的框架预应力锚杆边坡支护结构稳定性计算方法。最后,开发了框架预应力锚杆稳定性计算软件,并结合具体工程实例进行了验算。     

应用模式搜索法寻找最危险滑动圆弧

基于圆弧滑动面的假定,提出了一种运用模式搜索法确定边坡最危险滑动面及其对应的最小安全系数的方法,突破了传统方法在搜索最危险滑动面时必须划定圆心搜索范围的束缚,从而提高了边坡稳定性分析的可靠性。     

多阶边坡滑移面搜索模型及稳定性分析

基于极限平衡理论,根据边坡尺寸及几何关系,建立辅助坐标系与基本坐标系。借助于基本坐标系,首先推导出滑移面几何控制参数与滑移面圆心坐标之间的函数关系,再推导出安全系数计算式中各变量与圆心坐标之间的函数关系,从而得出滑移面的控制参数与安全系数之间的函数关系。辅助坐标系可沿多阶边坡表面移动,控制搜索过程中滑移面的位置及几何参数,实现边坡内任意潜在的滑移面的搜索,从而计算边坡内任意潜在滑移面对应的安全系数,并进一步确定边坡最小安全系数及最危险滑移面。该方法适用于多阶土体边坡最危险滑移面的确定,可避免由经验公式确定滑移面圆心搜索区域造成的不准确性,较好地解决多阶边坡最危险滑移面难确定的问题,是一种由计算机搜索法求解多阶边坡稳定性的新模型。最后,编制多阶边坡稳定性计算程序,并进行实例分析与计算。     

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。