遗传算法在路基边坡稳定分析中的应用

路基边坡稳定性评价的关键是如何确定最危险滑裂面的位置并计算与之相对应的安全系数,是非线性优化问题。为克服传统优化分析方法容易陷于局部最优解的缺点,本文利用模拟自然进化过程的遗传进化算法来搜索最危险滑动面,提出了一种路基边坡稳定性分析的遗传进化调优算法,它是一种全局优化分析方法。     

含剪切节理面岩质边坡滑裂面位置及稳定性研究

同向双平面滑动是存在单一地质断层面(剪切节理面)岩质边坡的常见破坏模式之一,但对该种类型的滑裂面计算方法并不充足。为了能够更加高效准确地寻找边坡的滑裂面位置,判断边坡的稳定性,基于极限平衡理论和非线性数学规划模型,假设滑体的滑动方式为同向双平面滑动,再假设目标函数为该岩质边坡的安全系数,运用MTALAB全局最优搜索法,计算含剪切节理面工程边坡在天然工况作用下的滑裂面位置及稳定性,并与极限分析法、强度折减法和毕肖普法进行对比分析。研究结果表明：基于极限平衡理论和非线性数学规划模型得出的滑裂面位置与安全系数基本一致,验证此类方法的可行性,为存在单一地质断层面岩质边坡的滑裂面计算和稳定性分析提供了新依据。     

土质边坡非圆弧滑动面的遗传进化模拟

在对边坡的稳定性进行分析评价时,传统分析方法引入了滑裂面为圆弧型的假设;也有学者将滑裂面假定为对数螺旋线型等其它函数形式。由于边坡实际情况的千差万别,这些假定只能适合于部分特殊的边坡。为此本文利用遗传进化算法来搜索模拟边坡的非圆弧型最危险滑动面,提出了一种土质边坡稳定性分析的遗传进化调优算法,它是一种全局优化分析方法。有很好的重复性。且不依赖于目标函数的性质和边坡的具体形状。     

顺层高边坡双平面破坏分析方法研究

为了准确便捷地开展边坡破坏的评价分析,首先基于顺层高边坡双平面滑动机理建立了双平面滑体模型,然后根据极限平衡原理提出了边坡稳定性分析方法,最后采用离散元数值模拟和所提理论方法开展了典型顺层高边坡双平面破坏的对比分析。结果表明:理论方法与数值模拟计算所得边坡安全系数和滑体厚度近似一致;顺层高边坡双平面滑体可分为上部主动块和坡脚被动块,在主动块对被动块的挤压推力作用下,层理和缓倾节理相互贯通,形成双平面滑动面,发生双平面滑动破坏;边坡安全系数随滑体厚度增加而先减小后增加,存在一个最小安全系数对应的最危险滑体厚度。     

遗传进化算法搜索斜坡最小安全系数的研究

介绍了斜坡滑裂面搜索问题和遗传进化算法,并试用遗传进化算法从斜坡任意形状滑裂面组合中搜索最有可能的滑裂面,也就是安全系数最小的滑裂面.作为实例,分析了遗传进化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,在搜索斜坡滑裂面问题上遗传进化算法较其它搜索算法具有准确性和可靠性的优势.     

遗传进化算法搜索斜坡最小安全系数的研究

介绍了斜坡滑裂面搜索问题和遗传进化算法，并试用遗传进化算法从斜坡任意形状滑裂面组合中搜索最有可能的滑裂面，也就是安全系数最小的滑裂面．作为实例，分析了遗传进化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，在搜索斜坡滑裂面问题上遗传进化算法较其它搜索算法具有准确性和可靠性的优势．     

基于位移梯度法的深基坑桩锚支护结构动态稳定性分析

滑裂面的搜索模型与安全系数的计算方法是分析深基坑桩锚支护结构稳定性的两大重要内容.本文通过切向位移梯度法搜索最危险滑裂面,并在极限平衡理论的基础上改进了安全系数的计算模型.通过循环以下两步实现滑裂面搜索:搜索切向位移梯度最大的方向作为滑裂面的切线方向;顺着搜索到的切线方向延伸至滑裂面的下一点.在安全系数的计算过程中,通过应力比考虑张拉破坏对土体抗滑力矩的影响.最后,将滑裂面位置及张拉破坏区域代入改进的安全系数公式计算对应工况下基坑的安全系数.通过算例分析发现:切向位移梯度在0°～90°范围内存在极大值;张拉破坏区集中在较浅的土层范围内,且随施工过程动态变化.     

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Bishop法假定的边坡临界滑动场方法及应用

针对边坡临界滑动场方法一般选取剩余力作为控制指标的局限,基于简化Bishop法假定,在给定安全系数下,对圆弧滑动面和非圆弧滑动面分别选用剩余力矩(滑动力矩与抗滑力矩之差)和剩余法向力力作为控制指标,从众多的可行滑动面中选择控制指标最大的那个滑动面作为给定安全系数下的危险滑动面,不断变化安全系数直至找到控制指标最大值等于零的危险滑动面作为边坡临界滑动面,形成基于Bishop法假定的边坡临界滑动场方法。将该新方法应用于2个典型土坡的稳定性分析中,通过比较分析证明该方法与常规的Bishop法得到了一致的结果。     

抗滑桩加固边坡稳定性及影响因素的有限元分析

通过Fortran95语言编制边坡在抗滑桩加固情况下的稳定性程序(FPS),并与商业软件FLAC3D的计算结果进行对比,以验证程序的正确性及优越性;然后,通过抗滑桩支护参数对边坡稳定性的影响进行分析.研究结果表明:(1)当桩长较小时,抗滑桩设置在边坡中下部对稳定性最有利,当桩长较大时,抗滑桩设置在边坡中间对稳定性最有利;(2)桩长对于边坡安全系数的影响程度与抗滑桩布置的位置有关,当抗滑桩位于坡顶或者坡脚时,桩长的变化对于安全系数的影响很小;而抗滑桩位于边坡坡面中央时,在桩的长度达到临界桩长之前,边坡的安全系数与桩长呈显著的线性关系;(3)随着桩长的不断增大,潜在滑动面逐渐向边坡内部移动,破坏模式由浅层滑动变为深层滑动,安全系数也不断增大;但当桩长达到一定程度后,边坡的临界滑动面转移到临坡面位置.     

深基坑土钉墙内部稳定性计算新方法——最危险滑裂面复合遗传进化 …

高层建筑深基坑土钉墙内部稳定性分析的关键是如何确定最危险滑裂面的位置并计算与相对应的安全系数,这可归结为一类非线性优化问题。为克服传统优化分析方法容易陷于局部最优解的缺点,作者利用从模拟自然进化过程的遗传进化算法和求解约束优化问题的复杂形法而发展起来的复合遗传算法来搜索最危险滑动面,提出了一种深基坑土钉墙内部稳定性分析的复合遗传进化调优算法,它是一种全局优化分析方法,且比一般的遗传算法寻优效率要高     

不同形式节理的岩质边坡失稳演化离散元分析

为研究不同形式的节理边坡的破坏机理,将考虑胶结尺寸的微观接触模型植入离散元软件,基于重力增加法实现边坡失稳演化过程的模拟,从边坡形态、胶结破坏分布、滑体运动等方面进行分析.模拟结果表明,顺层岩质边坡为共面节理发生贯通破坏形成滑动面,反倾岩质边坡为非共面节理发生贯通破坏形成滑裂面;两种岩质边坡坡脚均为薄弱区,顺层岩质边坡坡面中部区域和反倾岩质边坡坡肩区域为危险区域;离散元模拟岩质边坡可用安全系数评价边坡稳定性,较极平衡法能更真实地反映岩体间的相互作用和边坡破坏的渐进过程.     

采空区对边坡稳定性的影响

采空区对地下开采与露天开采转换过程中的边坡稳定性存在一定的影响。为了研究空区对边坡稳定性的影响规律,利用强度折减法分析多种情况下边坡的稳定性。研究结果表明:空区在坡脚附近,边坡的安全系数降低达20%左右;边坡中部的空区对边坡的稳定性影响取决于空区几何中心相对于滑动面水平位置,空区几何中心在滑动带内将引起边坡稳定性增加,空区几何中心在滑动带外将引起边坡稳定性减小;空区在边坡脚下部时,在距边坡脚水平距离一定范围内,空区会引起滑坡体体积增大,边坡安全系数降低;在距边坡脚水平距离某一范围内的空区,由于自身顶板松动区的出现导致边坡体的下滑力降低,使边坡的安全系数增加;同一高度的空区,距坡面水平距离的不同会引起边坡滑动面位置发生改变;空区几何中心距离滑动面超过一定距离后,边坡的稳定性不再受空区的影响。该规律对地下开采与露天开采转换过程中的边坡工程施工具有一定的实践指导意义。     

防波堤抗滑稳定性分析

基于极限平衡理论的瑞典法和简化的Bishop算法,是计算边坡抗滑稳定安全系数最有效和最直接的方法。对比较均匀的边坡,采用圆弧滑裂面假设,可使用简单的模式搜索法自动搜索出边坡的最小安全系数和与之相对应的临界滑裂面的位置。用极限平衡方法分析了海洋红中心渔港防波堤在施工阶段和使用阶段的抗滑稳定性,表明了该方法在实际工程中应用的有效性。     

盾构施工开挖面稳定分析研究

以西安地铁盾构施工为背景,研究了盾构施工时开挖面的稳定性,借鉴粘性土坡稳定分析方法中的费连纽斯条分法的基本原理,推导出了三维情况下无限条分法计算开挖面稳定性的解析公式,并通过算例,引用生物遗传进化法的思想,搜索出了最危险滑裂面,确定了保证开挖面稳定的盾构施工最小支护力.     

模式搜索法在边坡稳定性分析中的应用

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。     

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.     

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.     

单排微型桩的稳定性计算与受力性能数值模拟

为研究微型桩加固边坡的效果与加固后边坡的受力机制,基于强度折减计算准侧与切向和法向耦合弹簧准则,建立了单排微型桩-边坡抗力分析有限元模型,分析单排微型桩桩位对边坡安全系数与桩身受力性能的影响,确定单排微型桩加固边坡的最佳位置。结果表明:随着单排微型桩体离坡脚距离的增加,微型桩加固的边坡安全系数先增大后减小,lx/l为0.6时为最优加固位置。当边坡内无微型桩或微型桩布置在边坡顶部与坡脚时,坡体内部产生了整体向下滑移的塑形剪切带,边坡发生了整体滑移;当微型桩布置在边坡上时,边坡滑动破裂面被切断,坡体由原来的整体滑移转变为了局部滑移变形。模拟结果可以为类似微型桩加固边坡工程稳定性计算提供参考,进而提高微型桩加固边坡的效果。     

地下水作用边坡稳定性的运动单元法分析

讨论了地下水作用边坡稳定性分析的运动单元法基本原理与公式,推导了有孔隙水压力影响的单元静力平衡方程和单元边界水压力的计算式.采用运动单元法对地下水作用边坡最危险滑动面进行全自动搜索,研究结果表明,地下水作用边坡的安全系数远小于无地下水作用边坡的安全系数.