粒子群优化算法在搜索渗流作用下土坡临界滑裂面中的应用

为了准确找出渗流作用下土坡危险滑裂面位置并计算其安全系数,提高滑裂面搜索的速度和精度,本文将粒子群优化算法与有限单元法相结合,进行土坡稳定性分析。结果表明,粒子群算法能有效搜索出危险滑裂面的位置,在渗流情况下用有限单元法计算出的安全系数比传统条分法更趋近于精确解。这表明粒子群算法作为一种新型的优化算法,在土坡稳定分析中具有良好的应用前景。     

坡顶局部荷载作用下非均质边坡稳定性上限法分析

当坡顶作用局部荷载时,潜在滑裂面可能不通过坡趾,而是在坡面上发生局部失稳破坏。针对黏聚力随深度线性变化的非均质边坡,引入黏聚力比例因子,推导了坡顶局部荷载作用下非均质边坡极限分析上限法相关计算公式,建立了安全系数与滑裂面起始角、终止角以及临界高度的关联函数,将理论公式转换为多元函数的极小值问题,并给出最优解。主要分析了比例因子和局部荷载对边坡稳定性的影响,结果表明:比例因子对安全系数和滑裂面临界高度影响显著;坡顶局部荷载主要控制着边坡的破坏范围,对边坡的安全系数同样有着一定的影响。     

重力坝三滑裂面等安全系数深层抗滑稳定计算方法

重力坝三滑裂面等安全系数深层抗滑稳定计算模型是在3个滑裂面上分别建立刚体极限平衡方程,将分界滑裂面倾角、抗力作用方向、安全系数作为未知变量,通过迭代计算求解等安全系数极小值.双斜面与三滑裂面抗滑稳定计算结果对比分析表明:该三滑裂面模型不仅更贴近工程实际情况、分界滑裂面满足力学平衡,而且安全系数最小值与边界条件唯一对应、极值求解方法过程更合理可靠.     

深圳西海堤稳定性分析

简要介绍了有限元塑性极限分析下限法、刚体极限平衡法的原理。用下限法构造了深圳西海堤的静力容许应力场 ,由此求出了海堤稳定安全系数的下限解和对应的应力场 ;同时由刚体极限平衡法得到了海堤的抗滑稳定安全系数和对应的临界滑裂面。计算结果说明了深圳西海堤的稳定性是满足要求的。     

基于改进蚁群算法的边坡稳定分析方法研究

为解决在考虑土体真实应力条件下,求解连续解空间内的临界滑裂面问题,通过在应力场的基础上定义安全系数,并引入改进蚁群算法,搜寻边坡的全局最小安全系数和相应的滑裂面。以圆弧滑裂面为对象,构建了基于应力场和改进蚁群算法进行边坡稳定分析的数学模型。研究表明:该方法用于边坡稳定分析评价,鲁棒性强,收敛速度快,计算精度高,计算程序可靠,为边坡工程的稳定分析提供了一种新的、有效的计算手段。     

坡面不规则楔体稳定性分析方法研究

岩质边坡三维极限平衡方法包括楔体极限平衡方法和三维条分法,两种方法在实用性方面都存在一定的局限性。从虚功原理出发可以推出楔体极限平衡状态下的能量耗散方程。通过假定不同的楔体起始滑动方向,进一步推导了楔体极限平衡方法的上限解公式和经典解公式。上限解公式和经典解公式均表明给定滑动面产状以及滑动面强度参数的情况下,楔体安全系数值与滑动面面积和楔体的体积有关,与楔体坡面的具体形状分布无关。据此原理可以计算坡面形态起伏变化较大楔体的稳定性。本方法克服了在坡面起伏变化较大和多结构面切割楔体的情况下,传统楔体计算方法不能适用的弱点。结合某工程边坡稳定性分析,应用上述楔体稳定性计算方法可得到合理可靠的常规楔体的稳定性计算结果,为工程设计提供参考。     

模拟退火算法的改进及其在边坡稳定分析中的应用

首先对模拟退火算法进行改进,将遗传算法的群体、交叉、变异等概念引入其中,使得它能从多个初始点开始并行寻优,能以较快的速度找到全局最优解。然后基于有限元应力场,应用改进的模拟退火算法建立边坡任意形状最危险滑裂面及相应最小安全系数的全局优化搜索方法。通过典型算例分析,证明应用改进的模拟退火算法搜索边坡最危险滑动面是可行和高效的。     

复杂地基上重力坝深层抗滑稳定分析

对于地基中含有多条软弱带、裂隙等可能构成多种组合滑动形式的重力坝深层抗滑稳定问题,由于滑动面不明确,无法采用传统的刚体极限平衡法进行分析.强度折减法无需假设滑裂面,根据特征点位移突变以及塑性区贯通等判断准则可确定整体稳定性.采用强度折减法,分析了某重力坝加固前后在正常荷载组合及地震工况下的深层抗滑稳定安全系数.计算结果表明,各种工况下坝基抗滑稳定安全系数均满足要求;设置齿槽加固后安全系数得到提高.     

Sarma法在坝基深层稳定分析中的应用

在重力坝深层抗滑稳定计算中常遇到组合滑裂面复杂或滑动面交点(第二破裂面)位于坝基内部的情况,此时规范建议的方法不再适用,需要寻找一个相对合理的计算方法进行分析.文中引入了Sarma法来解决上述问题.Sarma法考虑了侧滑面上的作用力,滑裂面可为任意形状折线,条块划分可根据实际地质情况选择直条分或斜条分,且可用于第二破裂面位于不同位置的情况,从而可对各种特殊边界条件的模型进行计算.通过与地质力学模型试验成果及其他计算方法计算结果综合评价可知:Sarma法计算结果合理,可作为对坝基深层抗滑稳定问题进行评价和制定处理方案的依据.     

基于非线性规划的重力坝深层抗滑稳定优化算法研究

本文以坝基缓倾软弱结构面为露头的重力坝为研究对象,针对该种坝体可能发生部分下游基岩的剪断而产生滑动的问题,提出了一种重力坝坝基双斜滑动临界破坏滑面的计算方法。本方将下游基岩发生剪断破坏滑面的位置作为优化变量,以重力坝深层抗滑稳定安全系数作为目标函数,同时以等安全系数法方程为约束条件,建立重力坝深层抗滑稳定性分析的非线性数学规划模型,并使用数学规划优化算法求解下游岩体剪断破坏的最不利临界滑面以及其对应的安全系数的最小值。本文的计算方法,具有概念明确、计算精度高等特点,可将其应用于重力坝深层抗滑稳定性的分析。     

基于杂交粒子群响应面的边坡稳定可靠性算法

针对可靠度指标β数学优化模型的理论不足,以及常规数学优化方法易陷入于局部最优解的问题,提出了基于杂交粒子群响应面的边坡可靠性算法。新方法以β的几何意义为基础,在对正值物理量、非正态、非独立随机变量预处理的基础上,补齐了附加约束条件,完整地给出了可靠性求解的数学优化模型,并澄清了β的正负取值问题。采用二次响应面法构造极限状态方程,并基于杂交粒子群算法搜索β的全局最优解。3个代表性案例结果证明:完善后的可靠性数学优化模型理论正确,对从数学优化角度求解可靠性问题进行了有效补充;基于杂交粒子群响应面的可靠性算法具有较好的全局搜索能力和较高的精度,与蒙特卡洛法的计算结果接近,但迭代次数明显减少,计算效率更高。     

基于概率-模糊-区间混合模型和改进分枝限界法的重力坝可靠性分析方法

借助传统概率模型评估重力坝服役安全需明确参数的概率分布,而非概率区间模型所得结论难以准确度量重力坝服役可靠程度,因此,本文提出了基于概率-模糊-区间混合模型和改进分枝限界法的重力坝可靠性分析方法。基于原型、室内试验成果与安全监测资料,结合参数时变模型和区间反演分析方法,建立综合考虑随机变量、模糊变量和区间变量的重力坝可靠性分析混合模型;利用信息熵法和Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优化条件解耦混合模型,通过基于当量正态化法的验算点法(JC法)计算可靠指标;对传统分枝限界法加以改进搜索主要失效模式,采用Ditlevsen窄界限法计算体系可靠度,综合评估重力坝整体服役安全。工程实例分析表明,本文方法可求解多种不确定因素共存的重力坝可靠性分析问题,适用范围较广;计算结果仍为概率可靠指标,表明在符合重力坝运行规律的前提下所选定坝段存在滑动失稳的可能性,与大坝的实际服役情况相吻合。此外,建立的可靠性分析混合模型,经一定的改进和拓展后,亦可用于其他结构工程的可靠性分析。     

Selection of operational strategies in activated sludge processes based on optimization algorithms

This paper presents a new optimization algorithm for the selection of design and operation parameters in complex Activated Sludge (AS) processes. The algorithm estimates automatically the dimensions and operating point of the plant that minimize a global penalty function combining effluent requirements and costs. The mathematical optimization is based on a direct search algorithm integrated in a previously developed simulation package.Some illustrative examples concerning the design and operation of the Alpha process have been included to show the potential of this kind of mathematical tool when the complexity of plant configuration increases. The results obtained by the optimization procedure generate useful guidelines for the design and operation and suggest a great potential in the application for solving more complex problems when additional objectives and costs are included.     

Multi-Colony Ant Algorithm for Continuous Multi-Reservoir Operation Optimization Problem

Ant Colony Optimization (ACO) algorithms are basically developed for discrete optimization and hence their application to continuous optimization problems require the transformation of a continuous search space to a discrete one by discretization of the continuous decision variables. Thus, the allowable continuous range of decision variables is usually discretized into a discrete set of allowable values and a search is then conducted over the resulting discrete search space for the optimum solution. Due to the discretization of the search space on the decision variable, the performance of the ACO algorithms in continuous problems is poor. In this paper a special version of multi-colony algorithm is proposed which helps to generate a non-homogeneous and more or less random mesh in entire search space to minimize the possibility of loosing global optimum domain. The proposed multi-colony algorithm presents a new scheme which is quite different from those used in multi criteria and multi objective problems and parallelization schemes. The proposed algorithm can efficiently handle the combination of discrete and continuous decision variables. To investigate the performance of the proposed algorithm, the well-known multimodal, continuous, nonseparable, nonlinear, and illegal (CNNI) Fletcher–Powell function and complex 10-reservoir problem operation optimization have been considered. It is concluded that the proposed algorithm provides promising and comparable solutions with known global optimum results.     

基于GEP的库区滑坡体危险度模型挖掘及应用

滑坡对大坝的危害程度受滑坡体滑落速度、滑坡体积、滑坡体至大坝的距离、滑坡发生时水库蓄水量等因素影响,通过分析库岸滑坡体影响大坝安全的因素,提出了滑坡危险度评价模型。基于基因自动编程算法,结合工程实际,挖掘了滑坡体影响大坝安全的危险度函数。算例分析结果表明:基于基因自动编程算法挖掘滑坡体危险度分析模型是一种比较有效的方法。     

基于混合变异策略差分进化算法的边坡滑裂面搜索研究

针对"基于反射变异策略的自适应差分进化算法"仍易陷入局部最优的问题,通过引入一个基本的变异策略提出一种基于混合变异策略(DE/current-to-rand/1)的差分进化算法。根据各变异策略生成成功子代的比率使用轮盘赌选择为各个个体选择合适的变异策略,以改善算法的全局收敛能力。将提出的算法结合有限元应力场应用于两个经典算例的边坡临界滑动面搜索及安全系数求解,与其他极限平衡法进行了对比,并使用其中一个算例作为计算模型与其他优化算法进行了收敛性能比较。统计结果验证了改进算法的性能更稳定且收敛速度较快,也验证了该算法结合有限元应力场求解边坡问题的有效性。     

基于GA-BP算法的岩质边坡稳定性和加固效应预测模型及其应用研究

针对岩质边坡稳定性预测及加固效应具有的非线性和非明确性等特征,为了准确的预测稳定安全系数和加固效应,采用在实际工程中较为常见的二折线滑动面边坡概化模型,以边坡潜在滑块高度、上下滑动面倾角、坡面倾角、滑块面积,以及上下滑动面的黏聚力和摩擦系数作为影响因素,进行基于强度折减法的数值计算获得安全系数,得到足够数量的样本。然后利用遗传算法GA优化BP神经网络的权值和阈值,建立边坡稳定性的安全系数GA-BP预测模型,将其预测结果与标准BP神经网络进行对比分析。在此基础上,建立混凝土置换加固和锚索加固的方案优化方法。最后,将该方法应用于白鹤滩水电站泄洪洞出口边坡典型剖面在天然和开挖状态下的安全系数预测,并分别对混凝土置换加固和锚索加固进行了方案优化。结果表明:GA-BP神经网络模型精度更高,收敛速度更快,比使用标准BP网络模型的效果更优。研究成果对边坡稳定性评价和加固方案优化具有参考意义。     

基于模型试验的涉水堆积体岸坡变形-破坏模式研究

为了进一步探究涉水堆积体岸坡变形-破坏模式,自主设计制作了模型试验平台,选取三峡库区碎石土样,测定了土样基本力学特性,开展了水位升降作用下堆积体岸坡的物理模型试验。依据试验现象,重点分析了不同坡度的岸坡模型在不同水位作用条件下的破坏模式。结果表明:坡度对岸坡变形-破坏特征影响显著,坡度较大(50°及60°)时,在水位上升期间便发生大规模塌岸现象,变形-破坏模式表现为水位上升→剥蚀、淘空↔塌岸→下错平台→整体滑塌→次稳定状态;坡度为40°时,在水位下降期间发生了较大规模的滑动破坏,对应变形-破坏模式为水位上升→坡体沉降→贯穿裂隙形成→水位下降→贯穿裂隙扩展↔滑面形成→整体滑移;岸坡坡度较小(35°)时,多次升降循环中并未出现明显的变形-破坏迹象。     

基于界面带宽和时延约束的应用层组播路由算法

由于IP多播在应用上的困难,应用层网络作为多播服务平台逐步被人们认可。针对实时多媒体应用对界面带宽需求和时延约束的特性,提出了一种新的构造应用层最小直径多播树的启发式算法PCT,该算法结合深度可调的广度优先搜索策略,根据界面带宽和时延的策略函数选择既满足要求又节约网络资源的路径。