遗传算法在边坡稳定分析中的应用

边坡稳定性的关键问题是确定最危险滑动面和边坡的稳定系数.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.     

一种自由搜索边坡最危险滑动面的新方法

以边坡稳定性计算的Janbu条分法为基础，提出一种改进的遗传算法（MIGA），在无需对边坡滑动面形状进行假设的前提下能自由搜索最危险滑动面并计算其安全系数。MIGA法模拟了生物进化的过程，克服了传统方法容易陷入局部极小值的缺点，是一种全局优化算法，且具有比简单遗传算法（SGA）更高的搜索效率。在工程实例中，通过与其他方法进行对比分析，用MIGA法计算得到的安全系数最小，且搜索到的最危险滑动面最接近实际情况，证明了该方法的优越性。     

广义遗传算法在确定土坡最危险滑动面中的应用

介绍了遗传算法的基本原理，讨论了利用广义遗传算法搜索土坡的最危险滑动面及其对应的最小安全系数的算法，并对计算过程进行了编程.计算实例验证了广义遗传算法在边坡工程中的有效性，可以得出广义遗传算法用于确定土坡最危险滑动面是一种全局优化算法.     

遗传算法在边坡稳定圆弧滑动面搜索中的应用

将遗传算法应用于边坡工程的分析和设计,若边坡滑动面为圆弧状,可搜索出圆弧形临界滑动面的圆心及滑出点坐标,从而确定了临界滑动面的位置,并利用简化毕肖普法和瑞典法求出对应的抗滑稳定安全系数,实现了遗传算法在边坡稳定分析中的应用.通过计算实例证明,遗传算法在边坡稳定分析中具有一定的适用性及优越性.     

用变尺度法求解圆弧滑坡的最危险滑面

本文给出了均质圆弧滑动面稳定系数的精确解,提出了用非线性规划中的变尺度(DFP)法求解圆弧滑坡最危险滑面的方法,并作了实例计算,编制了煤系岩体边坡的计算算图.     

土质边坡稳定性的整合分析

将有限元方法和极限平衡法结合起来综合分析边坡稳定性,整合两者的优点,提出了综合法基本原理及边坡安全系数的计算程序.利用有限元软件ANSYS得出边坡最危险滑动面以及坡体内的应力和应变,在通过极限平衡条分理论求得边坡安全系数.算例表明综合法求得的边坡稳定安全系数与其它方法的计算结果相近,而且更加精确分析了各种方法对边坡稳定计算结果差别的影响因素,为边坡加固设计提供了依据.     

地震效应下三维高边坡稳定性失效的图表描述

自然界中的土坡滑动失稳常具有三维体型特征,提出基于极限分析上限定理的边坡三维稳定性分析方法.引入刚塑性体的三维旋转破坏机制,并对原有旋转机制进行优化处理,采用强度储备安全系数,通过虚功率平衡方程求得边坡临界高度或临界稳定系数.将分析计算结果用稳定系数表表示,根据边坡的强度参数和坡比查稳定系数表可以方便的求出某一边坡的安全系数,避免了求解安全系数的迭代计算过程.对于地震荷载下边坡的稳定性,将地震荷载拟化为不变的惯性力,采用传统的条分法与极限分析(上限)法进行了分析对比,求解的安全系数在合理的范围之内.     

遗传算法在土坡滑动面搜索和稳定性评价中的应用

针对土质边坡滑面的特点,分析了遗传优化算法在边坡滑动面搜索和稳定性评价的有效应和合理性.通过改编的简易遗传算法程序对高陡土质边坡进行计算,结果显示:遗传算法搜索得到的圆弧滑动面的半径值介于Bishop法和有限差分法之间,同样安全系数值也介于两种方法之间,说明了遗传优化算法应用于土质边坡的滑动面搜索和稳定性评价是可行的,该结论能为土质边坡的稳定性评价和工程加固提供借鉴.     

基于遗传算法的边坡稳定有限元分析

提出了一种边坡稳定计算的新方法,该方法采用Marc有限元软件计算边坡的应力,考虑了几何和材料非线性.采用一条折线模拟边坡滑动面.根据遗传算法原理编制程序,搜索对应最小安全系数折线上的节点,从而确定最危险的滑动面.与通常的边坡稳定计算方法相比,该方法摈弃了圆弧滑动面的假定并考虑了边坡的应力分布,可以更好地反映实际情况.算例比较表明,该方法计算结果更为合理.     

索风营水电站Dr2危岩体稳定安全度有限元分析

采用边坡稳定分析的非线性有限元混合解法对索风营水电站Dr2危岩体的稳定性进行了分析,即由强度折减法搜索其可能滑动面,确定危岩体最可能的破坏方式和滑动面位置,然后重新建立模型,加入搜索得到的滑动面和加固措施,由有限元迭代解法求得其滑动面的安全系数.通过该法确定了Dr2危岩体最危险滑动面,并计算得到了每项加固措施对危岩体抗滑稳定安全性的贡献度,为加固措施的优化提供了一个很好的参考依据.     

高速公路路堑边坡施工过程动态稳定性分析

结合某山区高速公路路堑边坡工程实例,采用相当抗剪强度和相当剪应力之比值作为边坡稳定系数Ks,通过有限元方法对施工过程中的边坡变形和稳定系数变化规律进行研究.研究结果表明：根据边坡稳定系数Ks最小原则计算得到的最危险滑动面与现场勘探的边坡岩体内贯通结构面的位置基本吻合;不同施工阶段的边坡稳定系数Ks表明,需要对边坡的四级台阶均进行加固,才能保证该边坡的稳定.     

基于水平条分法的加筋土边坡地震稳定性分析

地震作用下内部稳定性分析是加筋土边坡抗震设计的主要内容之一.考虑筋带对内部稳定性的影响,根据筋带布置水平成层特点,基于水平条分法,选用折线滑动面,建立了地震作用下加筋土边坡内部稳定性分析方法.推导出筋带拉力和所需锚固长度计算公式;筋带所受最大拉力为线性规划最优解,借助Excel软件中"规划求解"命令,求得筋带所受最大拉力和对应的最危险折线滑动面.将提出的计算方法用于一工程实例,进行了筋带拉力分析,用有限元软件ADINA进行了计算对比,验证提出计算方法的合理性,表明该计算方法安全、可靠.这种方法给加筋土边坡抗震设计提供了理论依据.     

基于可靠度的圆弧滑动边坡经济风险分析模型优化方法

边坡工程的设计和治理所需要考虑的成本和安全因素存在广泛的不确定性.为了使边坡工程的安全性问题和经济性问题得到较好的统一,用费用-效益分析方法,以最小总期望造价为目标函数,以坡型、坡比为设计变量,以边坡稳定性可靠度指标为主要约束条件,建立了圆弧滑动边坡的经济风险分析模型.以Bishop法为基础,利用MATLAB遗传算法工具箱实现最危险圆弧滑动的搜索.并基于可靠度编写了圆弧滑动边坡工程设计优化的MATLAB程序.通过工程实例研究,应用该方法能获得最优坡比和坡型设计方案,并且程序运算速度快、精度高,有一定的实用价值.     

能量法结合径向条分法求边坡稳定性

采用对数螺旋破坏面,对边坡滑动面及其上部土体进行分析。根据能量守恒原理,假设滑动面上部土体绕极点的虚拟转角位移为dθ,结合径向条分法,建立边坡的稳定性计算模型。基于虚设的转角位移dθ,计算土体重力做功、滑动面抗滑力做功以及条分后滑动块体内部各分界面上由于自适应变形而产生的内部能量耗散,使用强度折减法计算安全系数F_S。通过算例,并与极限分析法的计算结果进行比较,表明能量法与极限分析法的计算结果较为接近,且前者稳定系数更低。对模型中的主要参数进行稳定性计算,分析各参数对边坡稳定性的影响,对边坡的稳定性评估及设计施工有一定的参考价值。     

基于剩余推力法和优化原理的边坡三维稳定分析

为了探究一种尽可能符合实际破坏模式的边坡三维稳定分析方法,提出了一种新的分析变形的方法. 利用剩余推力法和优化原理建立边坡临界滑动场,实现危险滑动面搜寻和边坡稳定性评价;通过反分析方法,实现在给定安全系数条件下边坡坡角优化设计. 编制了相应的计算分析软件,结合实际矿山工程进行具体计算,其结果符合工程实际,并对工程提出了优化设计方案.     

基于极限分析理论坡面荷载作用下三维边坡稳定性分析

基于极限分析上限法理论,考虑坡面荷载作用的影响,研究了三维土体边坡的稳定性.通过求解土体内耗功率、重力功率、坡面荷载功率,推导三维土体边坡在坡面荷载作用下的稳定系数计算表达式.编制了稳定系数计算程序,分析了内摩擦角、坡角、坡面荷载、宽高比对边坡稳定的影响规律.坡面荷载边坡稳定系数随着坡面荷载的增加几乎呈线性增加,在较小宽高比时,边坡表现出明显的三维特性,在较大宽高比时,可以忽略边界的约束作用,用二维分析结果代替三维分析结果,为坡面受荷载作用边坡稳定性分析提供理论基础.     

求解边坡最小安全系数的混合文化基因算法

基于瑞典圆弧法的数学模型,提出一种有效用于求解边坡稳定最小安全系数的混合文化基因算法.该算法结合了遗传算法优秀的全局搜索能力与低温状态下模拟退火算法的快速局部收敛特性,使算法在全局搜索和局部搜索之间达到较好平衡.通过典型工程实例分析,验证了该混合文化基因算法在搜索边坡最小安全系数及其所对应的最危险滑动面位置的有效性.     

均质土坡渐进性破坏分析及变分法验证

采用有限元软件ABAQUS构建了均质土坡二维有限元分析模型,动态模拟了土坡的塑性区发展及其渐进破坏过程,自动搜索出潜在滑动面.以变分法为基础,研究平面应变状态下边坡稳定的平衡方程,求解出最危险滑动面的函数表达式,并与数值模拟结果进行了对比验证.研究结果表明:随着折减系数Fr的不断增加,土坡自稳能力不断降低,破损区域不断发展延伸,当破裂面完全贯通时,边坡接近极限破坏状态,完成渐进性破坏.由强度折减法确定的土坡最危险滑裂面与采用变分法计算的解析结果趋势大致相同,均为圆弧形滑裂面.     

改进的量子遗传算法在冷连轧机负荷分配中的应用研究

量子遗传算法可以克服常规遗传算法迭代次数多、易陷入局部极值的缺点,本文研究并改进了量子遗传算法的量子门旋转角度更新策略,提高了量子遗传算法的性能.应用标准函数测试表明,改进后的量子遗传算法收敛速度快,全局寻优能力更强.将改进的量子遗传算法应用于冷连轧机的负荷分配优化过程,根据Bland-Ford轧制理论以功率和轧制力均衡分配为目标建立综合目标函数,试验数据对比证明,量子遗传算法优化所得的轧制参数比经验分配和常规遗传算法优化所得结果更为合理,符合轧制工艺要求.因此,利用量子遗传算法对冷连轧机进行负荷分配优化是一种有效可行的新方法.     

爆破载荷作用下的岩质边坡动力稳定系数

采用动力有限元软件,对所选工程实例中的岩质高边坡危险滑移面节点动应力进行计算,并与相应节点的静应力叠加,通过稳定系数公式计算出边坡滑体各时刻的稳定系数,得出边坡动力稳定系数时程曲线.工程应用表明,该稳定系数用于衡量边坡爆破开挖时的安全性切实可行.