基于多种群遗传算法的边坡稳定性分析方法研究

【摘要】边坡稳定性分析贯穿于岩土工程、乃至整个工程建设的始终,长期以来,一直是工程界研究的焦点与热点,同时也取得了相当丰硕的成果,然而一些重大的边坡事故仍然时有发生,这些惨痛的教训告诫我们,对边坡稳定性的研究尚有欠缺,还待进一步深化。本文利用矢量和法安全系数将有限元计算与多种群遗传算法(MPGA)联系起来,建立了一种复杂应力状态下边坡的稳定性分析通用模型,并编制了相关计算程序,方法如下：首先应用MIDAS-GTS有限元计算软件得到边坡的真实应力场；其次,以矢量和法安全系数作为遗传算法的目标函数,构建遗传算法的适应度函数,并引入惩罚机制以提高搜索效率；最后,动态产生一系列渐密的滑裂面作为初始种群,并增加滑裂面约束条件作为基因变异的范围以及惩罚策略的判据,通过一系列人为设定的选择、交叉、变异以及移民算子实现种群的进化,最终得到边坡的最小安全系数和最危险滑裂面。通过典型算例验证了本文方法的可靠性,并通过实例分析得出如下结论：(1)本文所提方法适用于任意应力状态下复杂边坡的稳定性分析,并且可用于加固过程中边坡的稳定性分析；(2)多种群遗传算法的进化曲线顺滑,并且第一代初始种群的最小安全系数均已十分接近全局最优解,说明该方法具有极高的效率,并且有效降低了控制参数的影响；(3)边坡加固过程中的最小安全系数并不一定出现在整体支护后,极有可能出现在支护过程当中,因此,必须重视支护过程中边坡稳定性的研究,分工况进行稳定性分析有利于保证支护过程中边坡的稳定。
【作者】杨俊；
【导师】李忠；
【作者基本信息】兰州理工大学，岩土工程，2014，硕士
【关键词】边坡稳定；遗传算法；最危险滑裂面；应力场；

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