无压流六圆弧蛋形断面临界水深近似算法

针对六圆弧蛋形断面临界水深常用计算表达式涉及4个分间的分段函数、需求解超越方程、计算工作量大的问题,依据优化拟合理论,以标准剩余差最小为目标函数,在实际工程参数取值范围内,通过对4个分段函数的逼近拟合获得了一个通用的简化近似公式,该公式可使六圆弧蛋形断面临界水深的计算大幅度简化。该公式的精度分析及算例计算结果表明,在工程实用范围内,该公式最大计算相对误差为0.563%,可以满足实际工程的精度要求。     

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。     

马蹄形隧洞过水断面临界水深的简化计算方法

针对马蹄形隧洞过水断面临界水深计算方法比较繁琐等问题,依据优化拟合原理,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内进行逼近拟合,提出一种简化计算方法。该方法近似公式的表达形式更加简单直观,不必分段和进行判别选取,实际计算仅借助计算器即可快速完成。算例分析及精度比较表明,该简化计算方法的拟合替代精度高于有关文献,最大拟合相对误差仅为0.58%,且拟合相对误差小于0.5%的点占总计算点数的95%以上,可以满足实际工程的设计精度要求。     

用最优化方法确定边坡稳定性最小安全系数

边坡稳定性分析中相应于最小安全系数的临界滑裂面可以通过运用最优化方法求得。圆弧和任意形状滑裂面均可用一系列参数描述,其安全系数则可表达为这些参数的函数。介绍了如何运用最优化方法、结合边坡稳定性分析的常用土力学方法求此类函数的极小值。     

标准门洞形隧洞正常水深的简易算法

为了进一步简化标准门洞形过水断面正常水深的计算过程,依据优化拟合原理,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经逐次逼近拟合计算,获得了由一个通用算式直接完成求解计算的简易解析式,其形式更加简洁直观,容易记忆,便于应用,实际计算仅借助计算器即可方便快捷地完成。实例计算分析表明,该简易算法的最大计算相对误差仅为0.791%,且相对误差小于0.5%的点占总计算点数的79.4%,满足实际工程的设计精度要求,具有一定的实用推广意义。     

矩形断面渠槽水力计算的简化算法

矩形断面渠槽水力计算因涉及高次方程求解,传统算法(图解法、试算法、迭代法)过程繁复而且精度有限。经过对矩形断面渠槽均匀流水力计算公式的整理变形,通过引入中间变量,采用优化拟合的方法,以标准剩余差最小为目标函数,经多组拟合替代函数的逐次逼近,获得了表达形式简单、计算简捷的简化计算公式,由精度分析及算例计算表明,在工程实用参数范围内,简化公式的最大替代相对误差仅为0.497%,具有较高的求解精度,可在实际工程的设计中推广应用。     

重力坝三滑裂面等安全系数深层抗滑稳定计算方法

重力坝三滑裂面等安全系数深层抗滑稳定计算模型是在3个滑裂面上分别建立刚体极限平衡方程,将分界滑裂面倾角、抗力作用方向、安全系数作为未知变量,通过迭代计算求解等安全系数极小值.双斜面与三滑裂面抗滑稳定计算结果对比分析表明:该三滑裂面模型不仅更贴近工程实际情况、分界滑裂面满足力学平衡,而且安全系数最小值与边界条件唯一对应、极值求解方法过程更合理可靠.     

蛋形断面隧洞临界水深的简易算法

蛋形断面临界水深计算需完成表达形式复杂且分3个区段给出的超越方程求解,针对解析法无法直接完成求解而采用常规的试算法计算工作量大、效率低、不便实际应用等问题,依据优化拟合理论,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经拟合计算得到了一个表达形式简单直观、计算不分区段、便于实际应用的通用简化公式。精度分析及实例计算结果表明,该公式最大计算误差仅为0.649％,利用该公式完成蛋形断面临界水深计算可大大简化计算过程,提高工作效率。     

悬链线形断面渠道正常水深的简化算法

悬链线形断面渠道正常水深计算涉及超越方程求解,用解析法不能直接获解。由于传统解法(试算法及图表法)不但计算繁琐而且精度不高,利用计算机求解又涉及编程不便实际应用。通过对该断面正常水深计算公式的变形整理,引入了无量纲水深参数,采用优化拟合的方法,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经逐次逼近拟合计算获得了表达形式简单、求解成果精度高的近似公式(最大拟合相对误差仅为0.257%),具有一定的实用意义。     

六圆弧蛋形断面无压隧洞水面线解析计算模型

六圆弧蛋形断面形式复杂,水力要素为分4个区间给出的超越方程,用常规方法完成水面线计算不但存在误差累积而且计算工作量大、效率低。依据优化拟合理论,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经拟合计算获得了由一个简化通用算式替代原积分中的分段且不可积函数(最大拟合误差仅为1.53%),不但实现了由差分逐断面推算改为直接积分获解,而且由于正、负拟合误差的相互抵消,使最终计算成果的精度进一步提高。利用该近似公式完成六圆弧蛋形断面隧洞水面线计算,可使求解过程简化,工作效率明显提高,具有实用推广意义。     

基于水利水电工程岩质边坡抗滑稳定性分析

为解决传统的有限元应力代数和法计算结果存在较大偏差,未考虑安全系数受滑裂面方向影响等问题,在第三滑裂面上通过转换计算各滑裂面上的剩余力提出有限元剩余推力法,然后采用等安全系数法迭代计算第三滑裂面及总滑面的安全系数,为搜索出最危险滑裂面可采取改变水平方向与第三滑裂面夹角的方法。研究表明:较传统的应力代数合法求解的安全系数剩余推力算法与工程实际更加贴近,剩余推力分析法能够确定最小安全系数的滑裂面。     

悬链线形断面渠道临界水深的简化计算

悬链线形断面渠道临界水深计算涉及超越方程求解,用解析法不能直接获解。由于传统解法(试算法及图表法)计算过程繁琐且精度不易保证,利用计算机求解又需编程不便实际应用。为了获得简便实用的计算方法,经对该种断面临界水深计算公式的变形整理,通过引入无量纲水深参数,采用优化拟合的方法,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经逐次逼近拟合计算获得了表达形式简单、求解成果精度高的近似计算公式(最大拟合相对误差仅为0.515%),具有一定的实用意义。     

半立方抛物线形渠道正常水深的近似计算公式

针对目前半立方抛物线形断面渠道正常水深计算存在的计算过程繁琐复杂、求解成果精度不高等问题,经对正常水深基本计算方程的变形整理,通过引入无量纲水深及特征参数,采用优化拟合的方法,取标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经逐次逼近拟合计算,得到了表达形式简单、计算过程简捷、实用范围广、便于工程设计人员实际应用的近似计算公式。误差分析及算例计算表明：拟合公式的最大相对误差仅为0.261%,完全满足实际工程的设计精度要求。该近似计算公式为半立方抛物线形断面渠道正常水深计算提供了更加有效的计算方法,具有应用推广价值。     

小流域设计洪水推理公式简化计算

利用小流域设计洪水推理公式计算洪峰流量涉及超越方程求解,现有的迭代法及简化公式法均存在计算过程繁、求解精度差,而利用计算机求解又不便工作。综合牛顿迭代与简单迭代法的优点,整理推求出了理论解析计算公式,并采用优化拟合法对理论计算公式进行了拟合替代,获得了表达形式简单、计算便捷、便于实际应用的近似解析式。精度分析显示,该公式的最大计算相对误差小于0.42%。实例计算结果表明:利用该公式完成小流域设计洪峰流量计算,可使计算过程大大简化,工作效率显著提高,具有实用推广意义。     

无压六圆弧蛋形断面隧洞正常水深的简化计算

由于六圆弧蛋形断面形式复杂,正常水深无法通过解析法获解。常规的计算法由于公式分段、表达形式为复杂的超越方程,计算工作量大、效率低。依据优化拟合理论,以标准剩余差最小为目标函数,在工程适用参数范围内,经拟合计算获得由一个通用算式表达、形式简单直观、便于实际应用、计算精度满足设计要求（最大误差为0．887％）的近似公式,具有一定的实用推广意义。     

基于优化拟合的梯形明渠临界水深简化算法

针对现有梯形断面,临界水深计算方法的公式表达形式不简捷、计算精度不高等问题,采用优化拟合方法,提出一种更加简捷实用的简化算法。实例计算分析及比较结果表明,该算法在工程实用参数范围内,可获得较高的计算精度,最大拟合误差小于0．556％,平均相对误差仅为．0．001％,相对误差小于0．5％的点占总比较点数的89．3％,完全能够满足实际工程的设计精度要求。     

正弦波作用下模型坝的有限元边坡稳定分析

采用有限元边坡稳定分析方法，计算了正弦波动力作用下模型坝坝体最危险滑裂面和相应的最小安全系数，得到最危险滑裂面和最小安全系数的时间过程。分析了静、动力作用下模型坝边坡最危险滑裂面与试验破坏面三者之间的关系。     

突扩式水跃跃长及跃后水深简化计算

针对目前突扩式水跃跃长及跃后水深求解公式存在的计算过程繁复、误差大、适用范围有限等问题,依据现有突扩式水跃试验实测数据成果,在对相关参数曲线特性全面分析的基础上,采用优化拟合技术,通过对多组备选函数的拟合逼近,获得了计算过程简捷、适用范围广的简化计算公式。精度分析表明,该公式求解水跃及跃后水深的最大相对误差分别为9.75%和8.84%,均小于现有公式的计算误差。     

基于分项系数的三滑裂面相等可靠余度重力坝深层抗滑稳定计算方法

依据文献滑裂面形态,考虑3个滑裂面同时满足承载力极限状态平衡方程,建立了包含分界滑裂面倾角和抗力方向等未知量在内的三滑裂面等可靠余度重力坝深层抗滑稳定计算模型,推导相应分项系数法的三滑裂面抗滑稳定计算公式,提出等可靠度极值条件方程组迭代求解方法步骤。通过计算对比分析,阐明本文给出的三滑裂面计算模型,在贴近实际工程、避免人为假定因素影响、满足力学平衡条件和最小可靠余度数值成果及求解过程等方面均比双斜面法更科学合理。     

坝基稳定分析的有限元直接反力法

在回顾目前国内外坝基抗滑稳定分析的各种评价准则的基础上,指出用有限元应力积分方法计算抗滑稳定安全系数时,计算结果受有限元应力计算精度影响较大,导致不同研究人员得到的抗滑稳定安全系数差别较大,不利于实际应用。为此,首次提出了稳定分析的有限元直接反力法(不平衡力法),将精度较高的位移解代入滑裂体部分的平衡方程,得到滑裂体边界的反力。工程实例对比计算表明,直接反力法较应力积分法精度高,受网格影响小,有利于工程应用。直接反力法还可用于拱坝坝肩稳定、边坡稳定等需要求解合力的稳定分析领域。