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土质斜坡存在唯一最小安全系数的数据作图论证及原因分析

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工程地质学报 2022年第1期30卷 83-100页

作者：岳中琦康兴宇香港大学土木工程系中国香港999077

本文通过数据作图法揭示了土体黏聚力和内摩擦角对斜坡安全系数作用的不同规律,并论证了一般土质斜坡存在唯一最小安全系数及其原因。本文在土质斜坡中划分了大量的潜在滑移面,并定义了每一个潜在滑移面所拥有的4类安全系数FOS^(c×φ)... 详细信息

本文通过数据作图法揭示了土体黏聚力和内摩擦角对斜坡安全系数作用的不同规律,并论证了一般土质斜坡存在唯一最小安全系数及其原因。本文在土质斜坡中划分了大量的潜在滑移面,并定义了每一个潜在滑移面所拥有的4类安全系数FOS^(c×φ)、FOS^(c)、FOS^(φ)和FOS^(c+φ)。基于极限平衡的条分法计算了滑移面的4类安全系数,并使用数据作图法揭示和确定了这4类安全系数值随潜在滑移面深度d变化的4条特征和规律。由土体黏聚力和内摩擦角共同作用的安全系数FOS^(c×φ)包络线随d的增加先单调下降,到达一段最小值区间后,再单调上升。因此,它必然存在一个总体最小值。仅由土体黏聚力贡献的FOS^(c)包络线随d的增加先快速、再缓慢单调下降。仅由土体内摩擦角贡献的安全系数FOS^(φ)包络线随d的增加线性上升。FOS^(c)与FOS^(φ)之和FOS^(c+φ)数值几乎等同于FOS^(c×φ)数值。这4条规律揭示了土体黏聚力和内摩擦角对斜坡安全系数作用的不同规律,并论证了一般斜坡存在最小安全系数及其原因。本文进一步论证和揭示了这4条特征和规律适用于5种经典有限条分法的计算结果,适用于考虑地下孔隙水压强作用的计算结果,和考虑斜坡土体分层不均质影响的计算结果。特别地,地下孔隙水会加深拥有最小安全系数的潜在滑移面深度。土体黏聚力对斜坡安全系数贡献随潜在滑移面深度增大而减小,土体内摩擦角对斜坡安全系数贡献随潜在滑移面深度增大而增大。这两种强度随深度的相反贡献规律导致了一般土质斜坡存在唯一最小安全系数。

关键词：斜坡稳定性分析最小安全系数极限平衡条分法黏聚力内摩擦角数据作图法

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均质坡设计最小安全系数的非圆弧曲线搜寻法

工程地质学报 2018年第1期26卷 241-248页

作者：张年学盛祝平祁生文中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院页岩气与地质工程重点实验室北京100029 德州农工大学埃尔帕索农业生命科学研究中心美国德州79927

挖方边坡设计的目标是确定设计安全系数下的坡角和坡高,设计边坡是安全系数大于1的稳定边坡,不存在滑面,搜索的目的是寻找与设计安全系数相等的最小剪应比(面)。提出一种非常简单的指数型曲线搜索法,可搜索存在地下水的均质坡设计最小... 详细信息

挖方边坡设计的目标是确定设计安全系数下的坡角和坡高,设计边坡是安全系数大于1的稳定边坡,不存在滑面,搜索的目的是寻找与设计安全系数相等的最小剪应比(面)。提出一种非常简单的指数型曲线搜索法,可搜索存在地下水的均质坡设计最小安全系数与其相应的坡角或坡高。从坡肩向外,进行等步长点搜索通过坡趾的曲线族。在每一点、指数由1逐渐增大变动指数曲线,对曲线与坡面线间的坡体进行条分,把每个条块底面抗剪强度与剪应力分解为水平与垂直分力,根据平行力系可移动原理,求各条块抗剪强度与剪应力的水平分力与垂直分力的合力,然后计算该曲线剪应比面的抗剪强度与剪应力,得到该剪应比面的剪应比,逐点对剪应比大小进行比较,搜索出曲线族的最小剪应比,直到通过某点的指数曲线的最小剪应比等于设计安全系数为止。通过3个算例与其他方法计算结果进行对比,表明这一方法的有效性具有实用价值,提出边坡设计应以最小安全系数为主要参照标准。

关键词：均质坡最小安全系数剪应比非圆弧曲线搜索

基于模拟退火算法的边坡最小安全系数全局搜索方法

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岩石力学与工程学报 2003年第2期22卷 236-240页

作者：李守巨刘迎曦何翔刘玉静大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 长春工业大学基础科学系长春130012

基于改进的模拟退火算法和边坡稳定计算的简化Bishop算法,建立了边坡稳定分析最小安全系数全局搜索方法。该方法能够同时搜索出边坡的最小安全系数和与之相对应的临界滑移面的位置。可以应用到任意边坡几何形状、不同岩土分层、伴随孔... 详细信息

基于改进的模拟退火算法和边坡稳定计算的简化Bishop算法,建立了边坡稳定分析最小安全系数全局搜索方法。该方法能够同时搜索出边坡的最小安全系数和与之相对应的临界滑移面的位置。可以应用到任意边坡几何形状、不同岩土分层、伴随孔隙水压力以及有外荷载的情况。研究表明,所建立的方法能够解决边坡最小安全系数全局搜索问题,从而有效避免局部最优问题。

关键词：工程地质边坡稳定模拟退火极限平衡法最小安全系数

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求解分层土边坡最小安全系数的最优化方法

岩石力学与工程学报 2002年第B6期21卷 2159-2161页

作者：沈强李建中等中国科学院武汉岩土力学研究所武汉430071 中南大学资源与环境建筑工程学院长沙410083

探讨了最优化方法在分层土边坡稳定性分析中的应用，充分考虑了分层土对边坡滑裂面的影响，通过优化方法一次求出最小安全系数，并编制计算程序实现这一过程。

关键词：边坡稳定性最小安全系数最优化方法

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遗传算法在寻找边坡最小安全系数中的应用

武汉大学学报（工学版） 2005年第3期38卷 74-76,80页

作者：徐书平司马军鲍华武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

从演化计算中的遗传算法思想出发,构造了一个寻找最小安全系数的控制收敛矩阵.以其4个顶点和其形心作为可能的圆心,在每个可能的圆心运用枚举法得到最小安全系数,由该控制收敛矩阵4个角点的安全系数的大小决定下一个控制收敛矩阵移动的... 详细信息

从演化计算中的遗传算法思想出发,构造了一个寻找最小安全系数的控制收敛矩阵.以其4个顶点和其形心作为可能的圆心,在每个可能的圆心运用枚举法得到最小安全系数,由该控制收敛矩阵4个角点的安全系数的大小决定下一个控制收敛矩阵移动的方向.当该矩阵的安全系数在形心处最小时,运用二分法将控制收敛矩阵尺寸减小一半进行计算,直到满足要求为止.结合一个具体的工程算例,给出了寻找最小安全系数的过程,验证了该方法的可行性.

关键词：遗传算法枚举法二分法最小安全系数

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求解边坡最小安全系数的混合文化基因算法

福州大学学报（自然科学版） 2017年第4期45卷 559-565页

作者：许晶陈建利中土集团福州勘察设计研究院有限公司福建福州350013 福州大学离散数学与理论计算机研究中心福建福州350116

基于瑞典圆弧法的数学模型,提出一种有效用于求解边坡稳定最小安全系数的混合文化基因算法.该算法结合了遗传算法优秀的全局搜索能力与低温状态下模拟退火算法的快速局部收敛特性,使算法在全局搜索和局部搜索之间达到较好平衡.通过典型... 详细信息

基于瑞典圆弧法的数学模型,提出一种有效用于求解边坡稳定最小安全系数的混合文化基因算法.该算法结合了遗传算法优秀的全局搜索能力与低温状态下模拟退火算法的快速局部收敛特性,使算法在全局搜索和局部搜索之间达到较好平衡.通过典型工程实例分析,验证了该混合文化基因算法在搜索边坡最小安全系数及其所对应的最危险滑动面位置的有效性.

关键词：最小安全系数边坡稳定分析瑞典圆弧法文化基因算法模拟退火算法

基于混合果蝇算法的桩锚支护深基坑临界滑面搜索

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东北大学学报（自然科学版） 2024年第1期45卷 120-128页

作者：马泽宁沙成满路明浩东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819

进行基坑整体稳定性分析常采用极限平衡法,但仍然需要依据经验试算一系列滑面,将安全系数最小的滑面确定为最危险滑面.针对此问题,提出将果蝇优化(FOA)算法与禁忌搜索(TS)算法融合,提出自适应步长的混合果蝇优化算法(HFOA),以克服基本... 详细信息

进行基坑整体稳定性分析常采用极限平衡法,但仍然需要依据经验试算一系列滑面,将安全系数最小的滑面确定为最危险滑面.针对此问题,提出将果蝇优化(FOA)算法与禁忌搜索(TS)算法融合,提出自适应步长的混合果蝇优化算法(HFOA),以克服基本果蝇算法局部寻优精度不高且易陷入局部最优的缺点,确保获得全局最优解,并结合简化Bishop算法用于临界滑面的搜索.在Matlab中编程实现该算法,通过与6种启发式算法进行对比,结果表明,HFOA适用于均质土悬臂支护基坑、成层土和含软弱夹层的桩锚支护基坑,相较于遗传算法等6种算法具有更快的收敛速度、更高的收敛精度和可靠性,为深基坑临界滑动面搜索提供了一种新的求解策略.

关键词：深基坑整体稳定性果蝇优化算法禁忌搜索算法最小安全系数

果蝇优化算法在边坡最小安全系数搜索中的应用

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灾害学 2015年第4期30卷 29-33页

作者：贺子光赵法锁武斌汪班桥段钊长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 西部地质资源与地质工程教育部重点实验室陕西西安710054 西安科技大学地质与环境学院陕西西安710054

提出将果蝇优化算法结合简化Bishop法对边坡最小安全系数进行搜索,针对基本果蝇优化算法局部寻优精度不高且易陷入局部最优的缺点,提出将果蝇优化算法和具有很强局部搜索能力的单纯型法相结合,并借鉴遗传算法中的杂交操作,以克服基本果... 详细信息

提出将果蝇优化算法结合简化Bishop法对边坡最小安全系数进行搜索,针对基本果蝇优化算法局部寻优精度不高且易陷入局部最优的缺点,提出将果蝇优化算法和具有很强局部搜索能力的单纯型法相结合,并借鉴遗传算法中的杂交操作,以克服基本果蝇算法存在的不足。算例计算结果表明:果蝇优化算法是一种简洁、高效的边坡最小安全系数搜索方法,改进后的果蝇优化算法具有更高的收敛精度和可靠性,为边坡最危险滑动面搜索和最小安全系数的计算提供了一种新的全局求解策略。

关键词：边坡果蝇优化算法单纯型法杂交操作最小安全系数

用单纯形法自动寻求土坝最小安全系数滑弧的微机程序设计

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江西水利科技 1987年第2期 86-94页

作者：刘作敏江西省水利科学研究所

目前土坝的稳定分析方法已比较成熟,有瑞典法,简化毕肖普法,改良瑞典法,摩根斯屯-普莱斯法和杨布法等,并具有相应的程序。但在寻找安全系数极值方面需进一步完善。近年来随着优化理论的应用,寻找最危险滑裂面的位置可以表示为无约束优... 详细信息

目前土坝的稳定分析方法已比较成熟,有瑞典法,简化毕肖普法,改良瑞典法,摩根斯屯-普莱斯法和杨布法等,并具有相应的程序。但在寻找安全系数极值方面需进一步完善。近年来随着优化理论的应用,寻找最危险滑裂面的位置可以表示为无约束优化问题,用无约束优化方法求解。本文介绍采用单纯形优化法寻找最危险滑弧位置的程序设计过程,程序中对计算滑弧稳定的方法不做更多的研究,只采用现在工程上常用的瑞典法,并编写在相应的子程序中。对于需

关键词：单纯形法反射点最小安全系数坏点函数值只自微机