经验遗传—单纯形算法应用于边坡动、静力稳定分析

【摘要】： 边坡稳定性研究是岩土工程研究领域的重要组成部分,大量学者围绕边坡的稳定问题展开深入研究,并取得了大量有效、实用的研究成果。从理论研究的角度看来,目前关于边坡在静荷载作用下的稳定问题的研究已逐渐成熟,各国都制定了相应的技术规范用于工程实践;其中土钉支护结构由于其经济、适应性强、效果好和施工快捷方便等优点,近年来得到了广泛应用。在土钉支护工程稳定性判别中如何确定最危险滑裂面位置及其对应的最小安全系数是一个关键的问题,这一问题的解决通常需要分析者进行多次调整、反复验算,因此,寻找更为高效的算法是研究者们努力的方向。 边坡在动荷载作用下的稳定性及边坡的动力响应研究由于问题的复杂性,目前的研究还很不成熟。对于地震作用下的边坡整体稳定及安全系数计算研究文献还比较少,基于极限平衡的拟静力法计算过于简化,误差较大。 本文系统的研究了用于分析土钉支护结构整体稳定性的多种方法及近年来土钉支护结构优化方面的部分工作。采用规范使用的圆弧滑裂面,用简单条分法建立了整体稳定安全系数Fs的模型,并推导出目标函数公式,具体说明了实现过程。用经验遗传-单纯形算法寻找了土钉支护结构最危险滑裂面及其对应的最小安全系数Fsmin,从而实现了十分重要但计算量很大、很繁琐的寻优过程。文中将经验遗传-单纯形算法计算结果与一般遗传算法计算结果进行了对比。还将这一方法应用于实际工程,与原工程设计结果进行了对比分析,并就此进行了讨论。找出了考虑地震影响后实际工程结构的最危险滑弧圆心位置及其对应最小安全系数,计算了整体稳定安全系数的下降比例。 采用FLAC计算软件,对于边坡在地震作用下的稳定问题进行了数值模拟分析。建立边坡弹性和弹塑性模型,分析了边坡内部质点沿高度方向的加速度峰值放大倍数分布规律。 分析了地震影响系数取值方法,给出了两种建议取法。根据分析得到的沿高度方向的加速度放大倍数分布,采用经验遗传-单纯形算法搜索到的最危险面,并考虑了沿土条高度方向分布的质点惯性力的不均匀性以及由此引起的土