模擬退火算法在邊坡穩(wěn)定分析中的應(yīng)用研究.pdf

1、邊坡穩(wěn)定分析問題一直是土木工程中的重要研究課題,多年來也有許多學(xué)者致力于這方面的研究工作,但是我們?nèi)匀豢梢钥吹竭@些理論存在著許多不完善和有待改進的地方。邊坡穩(wěn)定分析有定性分析法和定量分析法。定性分析法主要是通過工程地質(zhì)勘察,對影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素、可能的變形破壞方式、邊坡失穩(wěn)的力學(xué)機制以及對已變形地質(zhì)體的成因及其演化史進行綜合分析,從而對被評價的邊坡給出一個穩(wěn)定性狀況及其可能發(fā)展趨勢的定性說明和解釋。定量分析法是運用數(shù)值分析方法、塑

2、性極限方法、條分法、可靠度方法和模糊數(shù)學(xué)方法等,對邊坡的穩(wěn)定安全性(安全系數(shù))進行定量的評價。對復(fù)雜邊界和土質(zhì)條件下的滑坡和邊坡進行一般滑裂面穩(wěn)定性分析時,其最小安全系數(shù)的求解不同于一般工程優(yōu)化問題,一般工程優(yōu)化問題只需要求解到一個良好的局部優(yōu)化解,便可以認為達到了預(yù)定的目標。滑坡和邊坡穩(wěn)定問題則不同,由于任何局部優(yōu)化解都有可能高估了安全系數(shù),因此必須得到全局優(yōu)化解。模擬退火算法是對于全局優(yōu)化的數(shù)值方法。模擬退火算法(SA)源于統(tǒng)計物理

3、學(xué),是模擬熔化狀態(tài)下物體由逐漸冷卻至最終達到結(jié)晶狀態(tài)的物理過程。模擬退火算法是利用問題的求解過程與熔化物體退火過程的相似性,采用隨機模擬物體退火過程來完成問題的求解,也就是在控制參數(shù)(溫度)的作用下對參數(shù)的值進行調(diào)整,直到所選取的參數(shù)值最終使能量函數(shù)達到全局極小值。由于模擬退火算法對其全局的最小值進行優(yōu)化,所以模擬退火算法具有計算準確、運算速度高、不容易陷入局部最小值的特點。本論文通過閱讀相關(guān)的中外相關(guān)文獻,通過分析比較邊坡的極限平衡方

4、法,選定適用的計算方法,對于安全系數(shù)公式進行優(yōu)化。把模擬退火算法(SA)應(yīng)用于邊坡穩(wěn)定分析中進行計算,通過編寫程序,進行模擬計算,并結(jié)合實際工程數(shù)據(jù)證明這種方法的正確性及可行性。模擬退火算法(SA)可以以一定的概率接受新解,在計算時不容易陷入局部極值,可以接受安全系數(shù)相對較高的滑動面,對于邊坡這樣的全局優(yōu)化問題更趨近合理。該算法收斂概率等于一,編寫程序時不用考慮溢出現(xiàn)象,通過控制阻尼系數(shù),可以很快的降溫到基態(tài),一般計算幾秒至幾分鐘就可得