土坡稳定分析是岩土工程领域的重要课题之一,其主要的分析方法有极限平衡法、极限分析法、有限元强度折减法等。极限平衡法由于方法简单、使用经验丰富,所以有限元等数值计算方法还不能完全替代极限平衡方法,目前它仍然是分析边坡稳定性的主要方法之一。极限平衡方法在分析土坡稳定时,最大的困难在于临界滑动面的确定,针对圆弧滑动面,本文将基本复合形法与蚁群算法、粒子群优化算法、模拟退火算法联合起来,共同搜索复杂土坡的最小安全系数;对于任意滑动面,改进了基本的和声搜索算法,并将和声算法产生新解的方式引入到遗传算法中以期更好的搜索解空间;伴随着计算机技术的飞速发展和大型优化方法的涌现,分别利用和声搜索算法以及混沌和声算法模拟了潘家铮极大、极小值原理,运用优化方法直接分析土坡稳定的时机已经成熟,本文内容分为八章,简要介绍如下:
第一章介绍了土坡稳定分析的重要性以及土坡稳定分析常用方法的优缺点,得出了本文临界滑动面搜索方法研究的重要性,综述了国内外相关的研究与进展,针对存在的问题,确定了本文的研究工作内容。
第二章介绍了极限平衡条分法程序设计的思路以及圆弧、任意滑动面的构建方法,并给出了相应的临界滑动面搜索的优化模型。介绍了初始复形的产生方法和寻优成功率的概念。
第三章针对已有复合形法的缺陷,将其完善补充得到了改进复合形法,为降低基本复合形法搜索结果对初始复形的依赖程度,将基于排序的路径选择方式引入蚁群算法中,将变异过程引入到粒子群算法中构成了变异粒子群算法,利用正交试验方法,给出了蚁群算法、模拟退火算法的计算参数,并将蚁群算法、变异粒子群算法、模拟退火算法搜索得到的较优解应用于基本复合形法的寻优过程中,构建了蚁群复合形法、粒子群复合形法、退火复合形法三种混合复合形法,对复杂土坡进行圆弧临界滑动面搜索的实例表明,三种混合复形法的全局搜索能力比基本复合形法大大提高。
第四章对基本复合形法全局搜索能力不强的原因进行了探讨,提出了复形顶点多样性的三种度量指标——共享度、复形相似距和复形中心距,构建了多样复合形法,算例分析表明,共享度表征下的多样复合形法搜索能力较高;在复合形法每次迭代过程中,定义冗余度最大顶点为最坏点,不断替换最坏点构成了冗余顶点替换复合形法;每个顶
