遗传算法在边坡稳定系数计算中的应用

边坡稳定性的关键问题是确定最危险滑动面(潜在最危险滑动面)和边坡的稳定系数。国内外一般是采用先假定边坡滑移模式,然后近似确定最危险滑动面,再求近似的边坡稳定系数的方法来分析边坡的稳定性,但假设的边坡滑移模式难以反映边坡滑移的实际状态。因此本文探索利用遗传算法搜索最危险滑动面,并得到最小稳定系数及对应的最危险滑动面曲线,取得了较好的效果。     

土坡稳定分析圆弧法的数值解研究

本文通过严密的数学推导,建立了简单土坡稳定系数(k)与滑动圆弧位置——圆心坐标x,y及半径r——之间的函数关系:k=k(x,y,r);又根据多元函数的极值条件,导出了k函数在取得极小值时应满足的极值条件方程组: ■。这是一组十分复杂的超越方程。使用电子计算机,采用数值解法解算这组方程,算出了常用土料一般坡高范围内边坡由1∶1.5～1∶7的大量成果。将这些成果编制成数表,并绘制成曲线图,可直接查得巳知土料的设计边坡值;亦可直接查得巳知土坡的最危险滑弧位置(圆心坐标x、y和半径r)和相应的最小稳定系数k_(min),以及该滑弧的几何特征数。对于承受各种荷载或不同土层的复杂土坡,亦可利用这套图表,经过简捷计算,迅速找到最危险滑弧位置和相应的最小稳定系数。这套方法手续简便,精度很高(文中有数例对照)。本文还分析归纳了最危险滑弧的变化规律,探讨了土坡稳定的一些理论问题。     

土质边坡稳定分析的积分法及程序设计

条分法用于边坡稳定分析时,计算结果的精度依赖于所划分的土条数量和土条宽度.在条分法的基础上提出了土质边坡稳定分析的新方法-积分法,利用横向和垂向相结合的危险圆心二维搜索算法,即HV搜索法,推导出边坡稳定安全系数与滑弧半径、土性参数及滑动起始点位置之间的解析表达式.通过算例表明此方法的计算结果是正确合理的,可用于土质边坡稳定分析.     

基于变形分析的3维边坡滑动面搜索新方法

针对3维强度折减法定量化确定滑动面的不足,提出了一种新的3维边坡滑动面搜索方法。边坡岩土体变形只有超过临界值后,才能产生滑裂破坏。因此可以根据3维强度折减法所得的位移场,采用临界位移等值面（即3维滑体与稳定体的分界面）定义临界滑动面。根据特定剖面边界的剪应变增量极大值点确定滑体剪出口位置,据此求解对应的临界位移值。采用自编的FISH程序将临界位移节点3维坐标和对应的位移值输出,通过离散节点网格化搜索滑动面。对不同实例进行分析,包括匀质边坡、坡顶荷载作用下的边坡、含软弱夹层的边坡以及凸面边坡等。研究表明,即使是匀质边坡,其滑动面形状都不能简单地假设为球面、椭球面或对数螺旋面。算例分析也进一步说明了3维强度折减法的优势,即不需要引入滑动面形状,更能真实地反映3维边坡破坏机制。     

蚁群算法在非圆弧滑动面边坡稳定分析中的应用

利用蚁群算法能够对多变量的、复杂的、非线性的问题进行优化,并能在全局范围内进行优化搜索的特点,将其应用于非均质或复杂边坡稳定分析中,对非圆弧滑裂面进行搜索,并利用斯宾塞法计算出其对应的安全系数。计算表明,蚁群算法能够成功地搜索到全局最优解,得到临界滑动面及其对应的最小安全系数,运用蚁群算法解决复杂边坡稳定分析问题是可行和适宜的。     

基于联合搜索法的3维土坡滑动面搜索方式及其程序实现

针对现阶段3维土坡滑动面搜索方式存在效率低、容易出现局部极值等问题,基于GIS栅格数据模型,提出以随机搜索确定初始滑动面、以模式搜索确定最终滑动面的3维土坡最危险滑动面搜索方式。结合该搜索方式,开发土坡稳定3维刚体法分析程序(Slope3D SCU),并通过算例对该程序的稳定性与合理性进行验证。研究表明：该搜索方法不仅避免了安全系数在临界滑动面搜索过程中出现局部极值的情况,同时能提高滑动面搜索效率;该程序计算精度高、稳定可靠。依托狮子坪水电站土石坝监测数据,调用渗透压力实时监测结果,利用该程序对其坝坡在运行工况下3维稳定性进行分析,揭示了该土石坝坝坡的3维稳定特性。研究结果表明,该坝坡在运行工况下安全系数较高,坝坡处于稳定状态。     

基于余力矩的边坡临界滑动场方法及应用

基于常规极限平衡条分法的瑞典法、Bishop法以及不平衡推力传递法的条间力假定,将圆弧滑动面整体的滑动力矩与抗滑力矩之差定义为余力矩,在给定的安全系数下,利用简单有效的和声搜索算法寻求余力矩最大的滑动面作为给定安全系数下的危险滑动面,变化安全系数直至找到的危险滑动面的余力矩为零,该危险滑动面即为边坡的临界滑动面;鉴于取矩中心对计算结果的影响,对于非圆弧滑动面,采用滑面滑出端的余力替代余力矩作为控制指标,采用与圆弧滑动面下类似的寻找步骤即可得到非圆弧滑动面下的临界滑动面.通过两个典型土坡的算例分析证明了本文方法的可行性.     

基于DEM的三维微条柱法计算滑移型塌岸安全系数的研究

为了对边坡进行三维稳定性分析,在传统的二维条分法的基础上进行拓展,基于高分辨率DEM构建边坡三维模型,将二维条分法中的土条拓展为三维条柱法中的条柱,通过分析每个条柱上的受力状况,根据极限平衡理论,以GIS二次开发的方式,将三维毕肖普法引入GIS软件平台,实现了三维圆弧滑动面的构造和三维安全系数的计算,该方法实现了三维模型构建与三维安全系数计算过程的自动化和一体化。应用本方法,以金沙江溪洛渡库区老木沟滑移型塌岸体为例,进行三维稳定系数的计算,与二维计算结果相比,结果偏于安全,主要的原因在于将滑动面视为球形滑动面,因此需要在程序中加入控制性结构面或控制性节点,使其与实际情况更加接近。     

岩质边坡稳定分析三维与二维的比较

提出岩质边坡沿软弱结构面滑移一剪切的三维稳定分析方法。在分析模型中,下滑体沿滑动面下滑,在其他的面上则产生剪切破坏。在结构面上满足莫尔库伦破坏准则,把剪切面上的摩阻力向下滑方向投影,由下滑体的力学平衡条件求解出未知力,通过迭代可以求得稳定系数。同时推导了摩阻力倾向与倾角的计算式,编制了相应的程序,并利用这个程序,研究了边坡长度、岩层与坡面夹角等因素对边坡稳定系数的影响,比较了三雏分析与二维分析的差别。     

均质地基路堤无条分稳定安全系数计算和临界滑动面确定

围绕均质地基路堤的稳定性问题,提出一种无条分稳定安全系数计算及临界滑动面确定的方法。基于3个维度的自变量确定圆弧滑动面的位置,并给出了各维度的取值范围;以潜在滑动体整体为研究对象并以其为积分域,进行无条分的整体极限平衡分析,推导了安全系数的计算函数表达式;基于二元函数的极值条件,将降维度求极小值与迭代计算相结合,确定了临界滑动面的位置;编制了计算程序并通过均质土坡和路堤边坡两个算例将该方法和条分法的结果进行了对比。结果表明:同一滑动面的安全系数比M-P法小0.68%,所得临界滑动面位置与严格满足极限平衡条件的条分法+传统搜索方法所得的结果偏差较小,临界滑动面对应的最小安全系数比M-P条分法+传统搜索方法所得结果大0.87%;严格满足极限平衡条件的情况下,安全系数对滑面底部正应力的分布并不敏感。     

塘渣反压在垃圾填埋场局部滑移治理中的应用

对国内处于填埋作业状态的某局部滑移堆体边坡开展塘渣反压控制工程实践,监测治理前、后的表面位移、深层水平位移和渗沥液水位,评估滑移治理效果.分析后续填埋作业塘渣反压高度和厚度要求.结果表明：采用塘渣反压后,表面位移速率最大值从130 mm/d降为20 mm/d,填埋堆体单次最大滑移面积从8 994 m²降为1 645 m²,深层最大滑移速率从5.3 mm/d降为0.9 mm/d.分析表明,在实施塘渣反压措施后,堆体现状局部稳定安全系数从1.129提高到1.614.当后续堆体继续堆高时,建议最小反压体高度应高于潜在滑移面的坡脚,最小反压体厚度应保证堆体稳定安全,反压体高度和厚度的最终取值应根据堆体的稳定性和反压工程的经济性进行优化.     

单纯形替换最优化方法在霍各乞铜矿边坡稳定性分析中的应用

当边坡内没有明显的断裂面控制边坡的破坏时，应用极限平衡方法计算边坡安全系数需要确定具有最小安全系数的滑面，边坡安全系数是可能滑面的函数，而只有最小安全系数才可代表边坡的安全程度，用最优化理论中的单纯形替换法对霍各乞铜矿边坡的最小安全系数和相应最危险滑面进行了分析与研究，为边坡的设计提供决策的依据。     

Improved genetic algorithm freely searching for dangerous slip surface of slope

1INTRODUCTION Thestabilityofslopeisinvolvedinmanyengi neeringfields,suchasmineengineering,hydraulicengineering,civilengineeringandsoon.Thetheo ryoflimitequilibriumisalwaysusedtoanalyzethestabilityofslope[1,2],ofwhichthekeyissuesaretogetthemostdangerousslipsurfaceandthesafetyfactor.Atpresent,theprocessesofanalysisforthestabilityofslopeintheworldareasfollows:firstly,theslippatternofslopeissupposed;secondly,themostdangerousslipsurfaceisap proximatelydecided;finally,thesafetyfactorisapproximat…     

各向异性土坡稳定性的极限平衡遗传算法

本文将Mohr-Coulomb破坏准则推广得到各向异性土的破坏准则 ,在Bishop简化法基础上推导出考虑各向异性的边坡安全系数公式 ,并结合遗传算法得到真正最危险滑动面和全局最小的安全系数     

几种常用边坡稳定性分析方法的比较

基于仿真软件Geo-Slop,应用Morgenstern-Price法、Spencer法、Janbu法和Bishop法,分别对深圳外环高速公路某路堑边坡在天然状态和饱和状态下进行稳定性分析,计算得到最危险滑裂面以及相应的边坡安全系数。同时,根据现场调查,基于不平衡推力法分析出边坡最可能的滑裂面,并计算得到沿该滑裂面的安全稳定系数。通过数值分析和现场调查结果对比,得出以下结论:坡体在天然状态的安全系数大于1.0,接近1.2,边坡是稳定的,而在饱和状态下其安全系数小于1.0,坡体不稳定;数值计算分析得到的滑裂面位置与现场调查分析得出的滑裂面的位置一致,证明了结果的可靠性;最后,考虑到该地区雨水多发,坡体在饱和状态下安全系数小于1.0,建议及时对坡体进行支护,防止边坡失稳。     

不同随机场模拟对斜坡失稳风险评估结果的影响

使用不确定性分析方法定量评估斜坡失稳风险结果受到学者们的日益重视。针对现有斜坡失稳风险评估中仅采用平稳随机场模拟土体抗剪强度参数分布特征的问题,以一不排水饱和粘土斜坡为例,结合有限元极限分析、强度折减法和蒙特卡洛模拟,讨论了使用非平稳随机场模型和平稳随机场模型模拟土体抗剪强度参数对计算斜坡失稳风险评估结果的影响。结果表明：使用传统的平稳随机场计算斜坡失稳风险的方法会高估斜坡失稳风险,使工程造价增加;安全系数高的斜坡滑面不一定是浅层滑面;斜坡竖直相关距离对采用非平稳随机场计算其失稳风险结果影响较小,而斜坡竖直相关距离对采用平稳随机场计算其失稳风险结果影响显著;斜坡竖直相关距离对滑动面位置和形状的影响较弱。     

降雨入渗对非饱和土边坡稳定性的影响

研究降雨入渗对边坡稳定性的影响规律。采用有限元法进行非饱和土边坡的二维非稳态渗流计算,考虑基质吸作用利用极限平衡法进行非饱和土边坡稳定安全系数计算,进而通过算例计算,分析了降雨过程中及降雨之后,边坡内孔隙水压分布、潜在滑裂面位置以及边坡稳定安全系数的变化情况。着重分析了降雨强度和降雨持续时间的影响,并特别注意分析降雨结束后的边坡稳定性。算例表明某些情况下边坡安全系数最小值出现在降雨之后的数小时或数天,而非降雨的过程中或降雨刚刚结束之时。