基于模拟退火的果蝇优化算法的边坡临界滑面搜索

传统的边坡稳定性分析多采用极限平衡法,需要研究者依据经验试算一系列滑面,再确定最危险滑面。该文将果蝇优化算法(FOA)与模拟退火算法(SA)融合,提出基于模拟退火的果蝇优化算法(SA-FOA),避免了陷入局部极值的缺点,确保获得全局最优解,并结合极限平衡法用于边坡临界滑面的搜索。在Matlab中编程实现该算法,通过两个土坡算例的验证及与其他方法的对比分析,结果表明:基于模拟退火的果蝇优化算法能够高效、快捷地搜索出边坡的临界滑面,且具有更高的收敛精度和可靠性,为边坡临界滑面的搜索提供了一条高效的新途径。     

采用模拟退火法进行土体参数空间变异边坡的安全系数求解

采用瑞典法、简化Bishop法和简易Morgenstern-price方法进行了给定土体参数空间变异边坡截面的圆弧滑面安全系数计算,并引入模拟退火法进行边坡的全局危险滑面搜索。计算结果表明,圆弧滑面假设下模拟退火全局扫描算法能以较好的精度完成土体参数空间变异边坡的极限滑面搜索计算。瑞典法计算精度较简化Bishop法和简易Morgenstern-price法相对较差;简化Bishop法和简易Morgenstern-price法的计算精度接近,但是简化Bishop法的计算效率较高,简易Morgenstern-price法计算过程中存在冗余迭代计算。采用简化Bishop法和模拟退火相结合的边坡圆弧极限滑面搜索算法能够同时兼顾计算精度和效率,推荐优先使用。     

基于改进遗传算法的公路边坡稳定性分析方法

采用瑞典圆法计算滑面为圆弧时边坡的安全系数,并在遗传算法中增加Powell算法作为局部搜索过程,从而在保证遗传算法良好的全局搜索能力的同时,也提高了遗传算法的搜索速度。采用改进后的遗传算法搜索边坡的最小安全系数及与之相对应的滑动面,结合公路边坡工程实例检验了所提出方法的有效性。     

基于改进遗传算法的公路边坡稳定性分析方法

采用瑞典圆法计算滑面为圆弧时边坡的安全系数,并在遗传算法中增加Powell算法作为局部搜索过程,从而在保证遗传算法良好的全局搜索能力的同时,也提高了遗传算法的搜索速度.采用改进后的遗传算法搜索边坡的最小安全系数及与之相对应的滑动面,结合公路边坡工程实例检验了所提出方法的有效性.     

土质边坡潜在滑动面确定方法对比分析

在实际工程中,经常采用作图法、对数螺旋线法、自动搜索法来确定土质边坡的潜在滑面。经对比发现：作图法确定的潜在滑面范围最小,稳定性计算结果最大;对数螺旋线法确定的潜在滑面范围最大．稳定性计算结果则介于作图法和自动搜索方法之间。进行土坡稳定性评价时,应综合对比分析。方可取得较好效果。     

顺层缓倾复合介质边坡水力驱动型滑移破坏机制研究

为了对水力作用下顺层缓倾复合介质边坡稳定性进行定量研究,以沪蓉高速公路彭家湾某同类边坡为例,基于极限分析上限法原理建立针对性的简化力学计算模型。首先,根据位移协调条件以及塑性力学关联流动法则,构建出一个机构允许的应变速度场;其次,根据流体力学原理,在Hoek和Bray假设的基础上,建立适合顺层缓倾复合介质边坡的水压分布模型。通过边坡内水压分布特性分析,得出水力作用（潜滑面扬压力、潜滑面动水压、后缘张裂隙静水压）均与后缘张裂隙内充水高度直接相关;在此基础上,分别建立临界充水高度与临界降雨强度表示的边坡滑移失稳判据。通过该力学模型,计算工程案例边坡滑坡时后缘张裂隙临界充水高度值与临界降雨强度值,确定边坡滑移失稳时滑移面具体位置,并进行边坡稳定性的敏感性因素探讨。研究结果表明：当后缘水位达到临界充水高度或降雨强度达到临界值时,边坡沿着稳定性系数最小的潜滑面发生滑移破坏;底层滑体厚度仅影响底层滑体的稳定性;岩层倾角小于15°时,各潜滑面稳定性受倾角影响较大;水力作用下边坡稳定性下降主要由潜滑面扬压力与张裂隙静水压引起,动水压几乎没有影响。     

折线形滑面边坡稳定性分析与预应力锚索支护研究

自然界中的边坡潜在滑面多为折线形。采用极限分析上限定理研究了折线形滑面边坡的稳定性及其锚索支护问题。通过竖直条分法,将坡体在各折线段处分割成多块体,分析各多块体之间的速度相容场,根据内能耗散与外功率之间的关系给出安全性系数,从而判断边坡的稳定性。对于危险性边坡,采用锚索进行支护,研究了锚杆支护对边坡稳定性的影响。通过马富滑坡的稳定性分析与锚杆支护方案,验证了该方法的合理性。     

基于Morgenstern-Price法和改进径向移动算法的边坡稳定性分析

为了能够准确确定边坡的非圆弧临界滑动面位置及其相应的安全系数,采用一种新的启发式优化算法——径向移动算法,对边坡进行稳定性分析。通过调整原算法中的数据结构,增强粒子的自反馈能力,提出改进径向移动算法（IRMO）。安全系数的求解采用严格的Morgenstern-Price法,应用Newton-Raphson法,建立了满足条间力平衡与力矩平衡的Morgenstern-Price法中安全系数F和条间力参数λ的迭代计算公式。基于Morgenstern-Price法,采用IRMO算法对边坡稳定性进行分析,通过2个典型边坡算例和1个复杂海堤边坡实例,从稳定性、精确性、计算效率等多个角度将IRMO算法与未改进的径向移动算法进行对比论证,同时将IRMO算法与粒子群算法、改进粒子群算法等其他算法进行对比分析。结果表明：相比未改进的径向移动算法,IRMO算法连续搜索20次临界滑动面的结果重叠度更高,证明IRMO算法稳定性更强,IRMO算法的安全系数值随代数收敛的速度更快,证明IRMO算法的计算效率更高;与粒子群算法、改进粒子群算法等启发式算法相比,IRMO算法搜索到的临界滑动面位置与其他算法一致,安全系数计算结果更接近裁判答案,标准差也最小,证明IRMO算法在边坡稳定性分析问题上更具可行性与优越性;通过海堤边坡实例的分析,IRMO算法得到了该边坡合理的安全系数值和临界滑动面位置,表明该算法能够正确评估边坡稳定程度,可以应用于实际工程中。     

基于强度折减理论对金工立交高填方边坡的稳定性分析

在边坡稳定性分析中,运用传统的条分法和有限元强度折减原理对金阳新区金工立交高填方边坡进行分析;通过约束剪出口的方式,采用有限元强度折减法能准确搜索出多级滑面的滑面位置和确定稳定系数。多滑面的确定克服了传统方法确定滑动面可能存在的错误或遗漏。两种方法的对比,得到的结果很相近,其稳定系数都大于规范要求的1.35,高填方边坡稳定。     

FLAC强度折减法在开挖边坡稳定分析中的应用

FLAC强度折减法将强大的数值计算能力与强度折减技术进行结合来描绘边坡的失稳形态及受力状态,判定边坡的稳定性。文中利用FLAC强度折减法对西南糯扎渡电站尾水出口边坡的稳定性进行分析,结果表明:强度折减所确定的边坡安全系数与极限平衡最危险滑面搜索所得的结果十分接近,滑面的形状及位置也很相似。     

基于有限元水平地震荷载作用下土坡稳定性分析

基于GeoStudio有限元软件,分析水平向地震荷载对边坡稳定的影响,借助拟静力法和莫尔-库伦理想弹塑性模型在水平向地震荷载作用下的应力、变形,应用slope/w刚体极限平衡稳定分析程序与sigma/w有限元程序相结合的方法,以有限元矩形单元网格边界组成的锯齿状滑裂面替代传统的圆弧滑动面,对一土坡的稳定性进行了分析。计算结果表明,二者的计算结果相近,且在相同工况下有限元计算安全系数略大于刚体极限平衡法计算安全系数。     

地震作用下土钉支护边坡稳定性分析

在考虑土钉对土质边坡稳定性影响的情况下,根据土体边坡滑移面的破坏模式、塑性极限理论以及拟静力法,建立了地震作用下土钉支护边坡稳定性模型,推导了边坡滑移面圆心位置与稳定系数之间的函数关系以及滑移面上耗散内能的计算表达式,并且采用遗传算法,实现了地震作用下土钉支护边坡的稳定性验算。结果表明:这种计算方法避免了在圆弧搜索中陷入局部最小值的缺点,可以考虑孔隙水压对稳定性的影响,对土质较均匀的黄土地区是适用的。     

土工格室加筋土等效强度计算方法研究

基于极限平衡理论,运用边坡稳定分析软件ZSlope进行数值模拟,分析了土工格室垫层对边坡安全系数及临界滑动面的影响。结果表明:土工格室加筋层对边坡安全系数有比较明显的提高,加筋后边坡的滑动面向坡体内部移动,滑楔体尺寸变大。在此基础上,探讨了将土工格室加筋边坡等效为素土边坡进行计算的一种方法。     

基于非线性规划的边坡稳定性分析条分法研究

针对边坡稳定问题,将边坡滑体划分为竖直条块或斜条块,将条块底面的作用力(包括法向力、剪切力)以及条块间的作用力(包括法向力、剪切力)作为未知变量,以边坡的稳定安全系数作为目标函数,结合条块的平衡方程、条块底滑面的屈服条件、条间接触面的屈服条件等约束条件,建立边坡稳定性分析的非线性数学规划模型,并使用优化算法求解全局最优的最大稳定安全系数。使用所提出的方法计算得到边坡安全系数具有下限解的性质。     

考虑前期降雨的非饱和土边坡稳定性分析

为研究降雨期和停雨期的非饱和土边坡稳定性变化,使用饱和-非饱和渗流理论,分析了考虑前期降雨的边坡的渗透系数及孔隙水压力变化,得到各阶段边坡安全系数。结果表明:在降雨过程中孔隙水压力和渗透系数随深度的增加呈先减小后增大的规律;坡脚受前期降雨的影响较明显;受渗透系数较小和临界滑动面较深的影响,停雨后边坡安全系数仍持续减小。     

膨胀土径向条分法边坡稳定性研究

以Bishop条分假设为出发点,基于Mohr-Coulomb塑性本构关系,建立直角坐标下膨胀土边坡稳定性计算模型。基于滑面为圆弧的假设,计算所有潜在滑面相应的安全系数,以此获得了最小安全系数,进而确定了最危险滑面半径及圆心位置。然后,依据Bishop法所得的最危险滑面半径和圆心坐标,推导极坐标下最危险滑面方程。结合能量守恒思想,引入径向条分法对圆弧面进行划分,基于虚位移原理分析了坡体重力势能以及滑面摩擦力、黏聚力、膨胀力产生的耗散功,据此确定径向条分能量法下膨胀土边坡安全系数。最后,通过算例与传统Bishop条分法进行对比,发现两者所预测的边坡稳定性系数随膨胀力的变化趋势一致,并通过有限元方法进行了对比验证;径向条分能量法有望为膨胀土边坡稳定性分析提供数据积累和方法依据。     

“暂态”饱和-非饱和边坡稳定性分析方法研究

针对"暂态"饱和-非饱和边坡的稳定性问题，推导考虑"暂态"水压力、孔隙水重力、软化与非饱和强度的边坡安全系数计算公式，开发可以自动搜索滑动面位置的"暂态"饱和-非饱和边坡稳定性分析程序，并采用该程序研究算例"暂态"饱和-非饱和边坡安全系数与失稳模式的演化规律，分析不同因素对边坡安全系数的影响程度。研究结果表明：提出的能同时考虑"暂态"水压力、孔隙水重力、软化与非饱和强度的改进瑞典圆弧法，可以有效解决"暂态"饱和-非饱和边坡稳定性分析的问题；边坡失稳模式由深层整体破坏转变为浅层局部破坏时，存在一个可以采用降雨入渗区深度定义的阈值；降雨入渗区深度小于该阈值时，边坡安全系数迅速降低，滑动面最大深度快速减小，边坡失稳模式表现为深层整体破坏；降雨入渗区深度大于该阈值时，边坡安全系数持续降低，滑动面最大深度缓慢增大，在边坡浅层形成一块滑动带，边坡失稳模式表现为浅层局部破坏；"暂态"水压力对边坡稳定性的影响有利有弊，孔隙水重力、软化对边坡稳定性不利，非饱和强度对边坡稳定性有利；不考虑"暂态"水压力的抗滑力矩与下滑力矩之比小于滑动面"暂态"水压力及滑体侧向"暂态"水压力引起的抗滑力矩与滑体侧向"暂态"水压力引起的下滑力矩之比时，"暂态"水压力对边坡稳定性有利，反之则不利。     

基于临界滑动场的加筋土边坡稳定性分析

传统的极限平衡法分析加筋土边坡稳定性只能依靠假定的滑裂面,未考虑筋材对滑裂面的影响。文中将边坡临界滑动场数值模拟方法进行推广,建立了基于准粘聚力原理的加筋土边坡临界滑动场计算方法。该法可确定任意形状的临界滑动面及最小安全系数。通过算例比较了加筋土边坡的临界滑动面与无筋边坡滑动面的变化,并探讨了填土的重度、粘聚力、内摩擦角、筋材抗拉强度等因素对加筋土边坡稳定性的影响。证实利用极限平衡法先求无筋边坡滑动面,再加上筋材的抗滑力矩来计算加筋土边坡安全系数的方法是不正确的。     

基于加速遗传算法的震区边坡稳定性可靠度分析

针对传统极限平衡理论的传统边坡安全度评价方法——中值安全系数法难以体现边坡工程的不确定性,本文基于随机概率分析的边坡稳定可靠度分析方法,充分考虑岩土体参数的均值及其变异性,采用的加速遗传算法计算边坡可靠度指标,并同时搜索最危险滑动面的算法,避免了遗传算法的嵌套,减少了计算量,从而极大的提高运算效率。结合湖南省对口支援四川理县灾后重建项目——理县至小金公路（理县段）k4＋040路堑边坡开展可靠度分析,计算结果表明,该边坡在普通工况条件下边坡安全系数为1.305,满足规范要求,其可靠度指标Pf=10.21%,稳定性较好;但对于该地可能出现的强震及降雨（工况3）,边坡安全系数分别为1.060,边坡基本处于极限平衡状态其可靠度指标Pf=5.87%,稳定性较差,在此基础上提出的加固优化方案,为今后类似工程提供参考。