人工免疫算法在巖土工程中的應(yīng)用.pdf

1、從計(jì)算的角度來看,生物免疫系統(tǒng)是一個(gè)高度并行、分布、自適應(yīng)和自組織的系統(tǒng),具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)、識(shí)別、記憶和特征提取能力。人工免疫系統(tǒng)是對(duì)生物免疫系統(tǒng)的模擬,具有強(qiáng)大的信息處理能力,是繼人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計(jì)算之后新的智能計(jì)算研究領(lǐng)域,是生命科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)相互交叉而形成的學(xué)科,目前已成為研究熱點(diǎn)。
　　本文介紹了生物免疫系統(tǒng)、克隆選擇原理以及人工免疫系統(tǒng)及其典型應(yīng)用,對(duì)人工免疫算法及其在巖土工程中的應(yīng)用等方面進(jìn)行了深入研究,主要包括下以

2、內(nèi)容:
　　(1)介紹了生物免疫系統(tǒng)的一些基礎(chǔ)概念、功能和原理;分析了遺傳算法早熟收斂的成因、人工免疫算法的基本理論以及常用免疫算法的基本結(jié)構(gòu)和流程。用5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測試函數(shù)對(duì)克隆選擇算法、遺傳算法的收斂性能進(jìn)行了測試,結(jié)果表明克隆選擇算法在不同類型的函數(shù)上具有較快的收斂速度和較高的收斂精度。
　　(2)介紹了可靠度理論的基礎(chǔ)知識(shí),基于免疫算法原理和可靠指標(biāo)的幾何涵義,提出了計(jì)算巖土工程可靠指標(biāo)和設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)的全局優(yōu)化算法。對(duì)于功能

3、函數(shù)的非線性和復(fù)雜性,避免了繁復(fù)的求導(dǎo)數(shù)工作。通過兩個(gè)工程實(shí)例,證明了提出的方法進(jìn)行巖土工程可靠度分析的有效性。
　　(3)結(jié)合武漢地區(qū)混凝土管樁試樁資料進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)學(xué)分析和可靠度分析。采用了JC法和免疫算法兩種方法進(jìn)行可靠度指標(biāo)的計(jì)算。在求解過程中,對(duì)于功能函數(shù)的復(fù)雜性,免疫算法僅需要目標(biāo)函數(shù)的函數(shù)值。概括了多元復(fù)合地基承載力計(jì)算方法,并推導(dǎo)出多元復(fù)合地基可靠度研究中的極限承載力狀態(tài)方程。利用MATLAB編制了相應(yīng)的計(jì)算程序。通過

4、算例,采用Monte-Carlo法和免疫算法進(jìn)行對(duì)比計(jì)算,結(jié)果表明免疫算法在進(jìn)行多元復(fù)合地基承載力的可靠度分析時(shí),收斂速度快于Monte-Carlo法并且結(jié)果精度高。
　　(4)單樁極限承載力受眾多因素的影響,QS曲線表現(xiàn)出復(fù)雜的非線性特征。結(jié)合武漢地區(qū)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁靜載荷試驗(yàn)資料,運(yùn)用MATLAB編寫了免疫算法程序?qū)︻A(yù)應(yīng)力混凝土管樁的極限承載力進(jìn)行了預(yù)測分析。計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)資料基本一致。
　　(5)沉降預(yù)測是巖土工程研究