基于遗传算法的土质边坡稳定性分析

以瑞典条分法作为边坡稳定分析模型,模仿生物进化过程,采用遗传算法,以滑弧圆心坐标和半径为搜索变量对模型进行优化,得到一种在全局范围内搜索出边坡最危险滑动面,并能克服局部收敛,计算出最小安全系数的边坡稳定性分析评价方法。最后通过工程实例验证了该方法的合理性和可靠性,计算结果令人满意。可为同类工程借鉴。     

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。     

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。     

一种改进的遗传算法在边坡工程中的应用

研究现状表明基本遗传算法应用于边坡稳定性分析时存在局部搜索能力差、容易陷入早熟的 缺陷。通过分析提出一个动态杂交率和动态变异率的计算公式对基本遗传算法进行改进,编制了基于 改进遗传算法的边坡稳定性分析程序。对一个边坡算例进行了稳定性分析验算,该算例表明改进遗传 算法具有更强的全局搜索能力和收敛能力,搜索效果更好。     

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。     

模拟退火算法的改进及其在边坡稳定分析中的应用

首先对模拟退火算法进行改进,将遗传算法的群体、交叉、变异等概念引入其中,使得它能从多个初始点开始并行寻优,能以较快的速度找到全局最优解。然后基于有限元应力场,应用改进的模拟退火算法建立边坡任意形状最危险滑裂面及相应最小安全系数的全局优化搜索方法。通过典型算例分析,证明应用改进的模拟退火算法搜索边坡最危险滑动面是可行和高效的。     

改进GEP方法在边坡非圆临界滑动面搜索中的应用

基因表达式编程(Genetic Expression Programming,简称GEP)是模拟生物遗传进化过程的一种新型优化方法,其结合遗传算法(GA)和遗传编程(GP)各自的优点,使编码更为方便、简单。为了进一步改善GEP方法的局部搜索能力和克服“早熟”现象,将局部搜索能力很强的单纯形法和回溯机制引入GEP中,提出了混合GEP方法。以安全系数为目标函数,将混合GEP法和不平衡推力法结合,提出确定非圆弧临界滑动面的新方法。2个经典算例的计算结果表明:该新方法可以准确地搜索到边坡非圆临界滑动面及相应的安全系数,且混合GEP方法的局部搜索精度和全局搜索能力均优于标准GEP方法,同时收敛速度得到明显提高。     

应用遗传算法搜索边坡最小安全系数的研究

本文简要介绍了滑坡滑裂面搜索问题和遗传算法,并试用遗传进化算法从边坡任意形状滑裂面组合中搜索最有可能的滑裂面,也就是使安全系数最小的滑裂面。作为实例,分析了遗传算法在天生桥二级电站首部枢纽进水口右岸滑坡案例中的应用。分析结果表明,在搜索边坡滑裂面问题上遗传算法较其它搜索算法具有准确性和可靠性的优势。     

加速遗传算法在边坡抗震稳定性分析中的应用

根据加速遗传算法的思想和拟静力瑞典法基于圆弧滑动面的假定，提出一种用加速遗传算法搜索最危险滑动面及其对应的最小安全系数的方法。该方法是一种改进的遗传算法，在简单遗传算法基础上，增加加速循环步骤，用第一次和第二次进化迭代产生的优秀个体的多化空间作为变量新的初始变化区间，再进入遗传算法步骤重新运行计算。它不仅能克服传统方法容易陷入局部极小值的缺点，而且较SGA(简单遗传算法)算法有更高的搜索效率，计算时间短，搜索的解更优，是一种全局化算法。通过一个工程实例对其进行了验证。     

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。     

加速遗传算法在边支抗震稳定性分析中的应用

根据加速遗传算法的思想和拟静力瑞典法基于圆弧滑动面的假定，提出一种用加速遗传算法搜索最危险滑动面及其对应的最小安全系数的方法。该方法是一种改进的遗传算法，在简单遗传算法基础上，增加加速循环步骤，用第一次和第二次进化迭代产生的优秀个体的多化空间作为变量新的初始变化区间，再进入遗传算法步骤重新运行计算。它不仅能克服传统方法容易陷入局部极小值的缺点，而且较SGA（简单遗传算法）算法有更高的搜索效率，计算时间短，搜索的解更优，是一种全局化算法。通过一个工程实例对其进行了验证。     

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。     

改进的模拟退火算法在搜索边坡最危险滑裂面中的应用

本文首先对模拟退火算法进行改进，将遗传算法的群体、交叉、变异等概念引入其中，使得它能从多个初始点开始并行寻优，能以较快的速度找到全局最优解。然后基于有限元应力场，应用改进的模拟退火算法建立边坡任意形状最危险滑裂面及相应最小安全系数的全局优化搜索方法。通过典型算例分析，证明应用改进的模拟退火算法搜索边坡最危险滑动面是可行和高效的。     

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。     

基于突变理论的边坡安全系数自动搜索方法及应用分析

为解决搜寻强度折减系数与边坡位移关系曲线突变点数值计算量大、主观性较强等问题,基于尖点突变理论,提出边坡安全系数自动搜索方法,以Fortran语言和FLAC 3D数值计算软件为平台,开发了适用于自动搜索边坡安全系数的计算程序。将该方法应用于边坡实例的稳定性研究,讨论了各种评判标准所得安全系数的大小差别,并与极限平衡法计算的安全系数进行对比分析。结果表明:自动搜索边坡安全系数的计算程序能快速定量找到边坡临界稳定的突变点,提高了边坡稳定性分析的准确性和计算工作效率;计算结果与边坡规范推荐的极限平衡法所得的结果对比误差较小,并且对于未知滑动面边坡,极限平衡法得出的滑动面位置与该方法所得安全系数下对应的塑性区贯通区域基本一致。文中方法为边坡稳定性评价提供了有益借鉴。     

基于遗传算法的抽水蓄能电站建筑物抗滑稳定性分析仿真

水工建筑物稳定性分析是抽水蓄能电站工程设计中一项重要的内容,利用极限平衡楔体理论分析土坡的安全稳定系数及临界滑动面,再将安全稳定系数同遗传算法的适应度函数相结合,从而利用遗传算法的优化功能搜索土坡对应最小安全系数的临界滑动面。通过算例分析,证明这种基于极限平衡法的临界滑动面遗传算法分析具有一定的应用价值。     

滑坡灾害分析中的智能优化方法

滑坡是仅次于地震和洪水的一种严重的地质灾害,也是水利水电工程建设中面临的一个重要风险。滑坡分析最困难的问题在于临界滑动面的搜索,智能优化算法在解决此类问题时有着独特的优势。遗传算法、人工神经网络及蚁群算法在边坡稳定分析中的应用都有其各自的优缺点,今后研究的方向应该是将不同的智能优化方法结合起来,以充分发挥各自的优势。     

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。     

边坡稳定分析的任意形状滑动面的简化Bishop法

放弃了传统简化Bishop法的整体力矩平衡条件的假设。根据土体沿滑动面极限平衡的充分必要条件定义滑动稳定安全系数,使简化Bishop法适用于任意形状的潜在滑动面。给出了适用于任意形状滑动面的简化Bishop法的安全系数计算方法以及相应的最危险滑动面的搜索方法。计算结果表明本文方法具有较高精度,且滑动面位置符合实际,该方法可以应用于实际工程的边坡稳定分析。改进的方法概念简明,计算简单,适用性强。     

基于强度折减的边坡稳定安全系数有限元迭代解法

讨论有限元强度折减法的失稳判据,结果表明:失稳判据对安全系数影响较大,对临界滑动面形状和位置的确定影响不大。在此基础上,提出基于强度折减的边坡稳定安全系数有限元迭代解法,先用强度折减法搜索滑动面,再按滑动面已知边坡用迭代解法求解稳定安全系数。该方法充分结合了强度折减法和迭代解法的优点,求解边坡稳定安全系数时效率快、精度高,可为实际工程参考应用。