和声搜索算法土坡稳定分析中的应用_图文

1、 6 水利与建筑工程学报 表 6 OHM 极差分析结果 水平 因素 HR PR 1 1. 447 1. 347 2 1. 396 1. 333 3 1. 262 1. 426 极差 0. 185 0. 093 第5卷 随机 性 试 验。即 给 定 H R 0. 8, 0. 1 , PR 0. 001, 0. 1 , 随机生成 50 组参数对, 如图 10 所示。 其他参数不变, 采用 P2 策略模拟滑动面, 分别利用 OH M 和 NH M 搜索最小的安全系数, 以每组参数为 横坐标, 搜索到的最小安全系数为纵坐标, 绘制散点 图如图 11 所示。由图 11 可知, NH M 算法所得 50

2、个结果的均值为 1. 25, 而 OH M 的均值为 1. 38, 若 以 1. 25 作为准最优值, 从图 11 还可以看出 , 对于 NHM 位于均值线以上的点为 15 个 , 也就是说用户 在仅知道参数大致取值范围的前提下, 搜索到准最 优值的概率为 70% , 相反对于 OH M, 位于 1. 38 以 上的点为 30 个 , 况且 1. 38 不是可接受的准最优值。 这再次说明了, NHM 比 OH M 更能有效的搜索解空 间从而发现更优的解。 除了随机试验, 还应该分析 H R 、 PR 两个参数 的敏感性, 对于 H R 设置 0. 8 , 0 . 9 , 1. 0 三个水平 ,

3、 PR 设置 0. 001, 0. 01, 0. 1 三个水平, 得到的两因素 三水平正交试验表如表 5 所示。其他参数设置不变, 利用 OHM 、 NHM 搜索所得到的实验结果见表 5。 表5 试验号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 因素 1 HR PR 次序 1 2 表7 NHM 极差分析结果 水平 2 1. 232 1. 237 3 1. 231 1. 238 0. 001 0. 019 2 1 极差 次序 1. 231 1. 219 由表 6、 图 7 的极差分析结果可以看出, 两个参 数对 OHM 、 NHM 的影响相反, 参数的敏感性需要 通过参数的 F 值与临界 F 值的比较

4、来判断。通过 查表 得 出两 因 素 三 水 平 的 F 0 . 05 = 6. 9, F 0. 01 = 18 . 0, 从表 8 的方差分析结果可以看出 , OHM 中, H R 的 F 值大于 6. 9 小于 18. 0, 说明该参数对结果 影响显著 , 而 PR 却不显著 ; NH M 中 , 两个参数对 结果影响均不显著 , 易于参数的确定。 表8 因素 OHM HR PR 11. 05 3. 07 F值 N HM 0. 001 0. 39 F 0. 05 = 6. 9 F 0 . 01 = 18. 0 正交试验表及其结果 最小安全系数 PR 1( 0. 001 2( 0. 01 3

5、( 0. 1 1( 0. 001 2( 0. 01 3( 0. 1 1( 0. 001 2( 0. 01 3( 0. 1 OHM 1. 4650 1. 4272 1. 4494 1. 3250 1. 3650 1. 4977 1. 2496 1. 2062 1. 3310 NHM 1. 2094 1. 2103 1. 2721 1. 2263 1. 2401 1. 2306 1. 2219 1. 2608 1. 2108 方差分析结果 临界值 F 敏感性次序 O HM 1 2 N HM 2 1 因素 HR 1( 0. 8 1( 0. 8 1( 0. 8 2( 0. 9 2( 0. 9 2( 0

6、. 9 3( 1. 0 3( 1. 0 3( 1. 0 对于 OHM , 取表 5 中第 8 组实验结果作为最优 结果 , 其 对 应 的 临 界 滑 动 面 如 图 12 中 所 示 , 而 NH M 中第一组实验结果为最优解, 所得到临界滑 动面与 OHM 相差不大。需要指出的是 , 软弱层形 状决定了临界滑动面是非凸的 , 使用 P2 策略不能 得到非凸的滑动面, 而本文提出的新策略能有效模 拟非凸滑动面, 符合实际破坏情况。 5 结 论 本文提出了一种新的任意滑动面模拟策略和相 代步中产生多个新解 , 然后重新选择优异的个体进 入和声库 HM , 将两种算法和提出的新策略应用于 两个复

7、杂土坡的稳定分析中 , 并与其它学者的结果 进行了比较 , 证明了新策略和新算法是合理有效的, 可以用于边坡稳定分析。 ( 下转第 24 页 应的修复策略, 该策略产生的滑动面不要求严格非 凸, 更能体现任意形状滑动面的任意性 , 同时在基本 和声算法的基础上, 基于优者多贡献原则, 在每次迭 24 水利与建筑工程学报 第5卷 的粘结带抗拉强度最低 , 故最易由粘结带开裂。试 件尺寸越大, 骨料数就越多 , 粘结带也就越多, 越容 易受载开裂。随着试件尺寸的增大 , 与破坏层面接 触的骨料数增多 , 接触面起伏增大 , f &值因 而就增 大, 表现出尺寸效应。大试件的 c&值常低于小试件 的

8、 c&值 , 也表现出尺寸效应。 机骨料模型具有广泛的应用前景, 为碾压混凝土结 构的细观力学性能研究提供了一条新的途径。 ( 3 碾压混凝土试件抗剪强度存在明显的尺寸 效应这一点和一般试验规律基本吻合。 参考文献: 1 Schutter G . DE and T aerw e. Random particle model for concrete based on Delaunay tr iangulation J . M aterials and Structures, 1993, 26: 67 73. 2 Walraven J C, Reinhard H W. T heory and E

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10、: 85 86. 5 结 论 通过碾压混凝土试件抗剪数值模拟计算可以得 出以下结论: ( 1 碾压混凝土骨料与砂浆的界面是与常规混 凝土一样是薄弱的环节, 不同的是 , 由于碾压混凝土 存在薄弱的层面 , 所以破坏更容易从层面发生 ; 在实 际工程中, 应采用有效措施提高碾压混凝土粘结界 面的力学性能和工作状态。 ( 2 仿真模拟计算得到的抗剪强度与规范中的 抗剪强度值基本吻合, 这表明本文所采用的这种随 ( 上接第 6 页 此外, 还对和声搜索算法的两个重要参数进行 了随机试验和正交试验分析, 正交试验分析的结果 表明 , OHM 中参数 H R 对计 算结果 影响显 著, 而 NHM 中参

11、数对计算结果不显著 , 易于参数取值的 确定。 参考文献: 1 李守巨 , 刘 迎曦 , 何 翔 , 等 . 基于 模拟退火 算法的 边坡 最小安全系数 全局 搜 索方 法 J . 岩石 力 学与 工 程学 报 , 2003, 22( 2 : 236 240. 2 肖专文 , 张奇志 , 顾兆岑 , 等 . 边坡最小安全系数 的遗传 算法 J . 沈 阳 建筑 工 程学 院 学 报 , 1996, 12( 2 : 144 147. 3 4 5 曹文贵 , 颜荣贵 . 边坡非圆临界滑面确定之动态 规划法 研究 J . 岩石力学与工程学报 , 1995, 14( 4 : 320 328. 陈祖煜

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