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改进遗传算法在边坡稳定性分析中的应用
| 论文题名： | 改进遗传算法在边坡稳定性分析中的应用 |
| 关键词： | 边坡;稳定分析;数学模型;模拟退火混合自适应遗传算法 |
| 摘要： | 众所周知,道路边坡的稳定性不但直接关系到道路的施工进度以及建成以后的正常运营,而且因路基或路堑等边坡的剥落、碎落、滑坍、崩塌及塌坍等现象时有发生,给人类及其周围环境带来了极大的威胁.针对边坡工程中存在着大量随机性和模糊性等不确定的因素以及道路土质边坡工程的特殊性,本文主要进行了如下工作:1、在系统查阅了国内外文献的基础上,论述了边坡稳定分析的国内外研究现状,并指出其存在的问题以及今后努力的方向.在此基础上,对边坡稳定评价中的极限平衡法进行了深入的探讨,为道路边坡的稳定性评价提供了依据和指导.2、对标准遗传算法的基本原理与实现技术进行了系统的研究,深入分析了其存在的不足,并在此基础上提出了改进的途径.本文将模拟退火算法作为算子引入到遗传算法中,设计了适应度函数以及动态交叉率和动态变异率,建立了更适合多峰非突有约束函数的新的模拟退火混合自适应遗传算法,实现了局部搜索能力强的模拟退火算法和全局搜索能力强的遗传算法的有机结合,并进行了数值优化演算,促进了遗传算法的理论与应用研究.3、在分析传统方法基础上,建立了圆弧形和非圆弧形边坡稳定分析的数学模型.在圆弧形数学模型中,通过罚函数操作将有约束边坡问题变成无约束的目标问题,并在此基础上建立了基于模拟退火混合自适应遗传算法的边坡稳定分析评价模型;在建立非圆弧数学模型过程中,推导了任意滑动面的边坡稳定系数计算公式,利用该公式作为目标函数,通过对任一滑动面曲线离散成直线段的方法减少了控制变量的数目,在此基础上引入控制点的概念确定搜索范围,建立了基于模拟退火混合自适应遗传算法的非圆弧形滑动面的边坡稳定分析评价模型.在算例以及实际工程中,利用上述两个模型进行边坡稳定性分析,与传统方法、一般的遗传算法和单纯的模拟退火算法相比,它们搜索边坡最小稳定系数和临界滑动面更加可靠,更符合实际,而且提高了效率. |
| 作者： | 申海森 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 唐世栋;王广国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 同济大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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