基于小波网络MIMO非线性系统自适应鲁棒控制

针对一类具有未知对象和外部干扰输入的多输入多输出非线性系统提出了一种自适应鲁棒控制方案。该方案采用小波网络辨识未知非线性对象并使用高增益观测器估计不能直接测量的系统状态。理论分析证明了一定的假设条件下闭环系统半全局稳定,所设计控制器不仅可保证闭环系统的所有信号半全局一致有界,而且使得系统的输出渐近跟踪有界的期望轨迹到一小邻域。仿真结果也充分表明该方法的可行性和有效性。     

基于离散元的重力坝多滑面深层抗滑稳定分析

重力坝的深层抗滑稳定分析多采用刚体极限平衡法和非线性有限元法,但刚体极限平衡法不能反映坝基岩体渐进失稳过程和破坏的力学机制,非线性有限元法模拟岩体不连续效率低,且还未有统一的失稳判据。基于离散块体边界应力计算结果,提出重力坝坝基多滑面抗滑稳定安全系数计算公式,并探讨了以坝体-坝基系统能量突变作为坝基失稳判据的物理意义。通过与非线性有限单元法、刚体极限平衡法计算结果的比较,验证了所提方法及判据的可靠性及合理性。结合向家坝水电站重力坝泄12#坝段进行计算分析,结果表明：基于离散元强度储备系数法搜索的坝基失稳通道由坝基岩体屈服区和结构面滑移带组成,所提计算方法与判据适用于实际工程的坝基深层抗滑稳定计算分析,且计算结果偏安全。     

模糊理论在公路边坡稳定性分析中的应用

边坡工程是一个复杂的系统工程。边坡的稳定与否直接关系到其防护工作的程度。因此,如何有效、合理地判断边坡的稳定性对整个工程的经济与社会效益极为重要。影响边坡稳定的因素众多,判断其稳定与否应考虑各因素的综合效果。论文运用模糊理论中的多因素综合评判模型对某高速公路边坡的稳定性进行研究。通过全面考虑影响因素,建立相应的评判因素集及单因素评判矩阵,运用专家评判法和判断矩阵法确定出各因素的权重。最后通过多层次模糊评判得到该边坡的稳定性评判结果。研究证明,该法在边坡稳定性分析评判中是切实可行的。     

基于三维非线性有限元的边坡稳定分析方法

刚体极限平衡法不能反映岩体中实际的应力分布,而基于有限元的强度折减系数法在判断收敛性方面存在一些问题。为了解决这些问题,采用多重网格法,分别建立用于有限元计算的结构网格和用于计算滑面稳定安全系数的滑面网格,可以方便地获得任意滑面或滑块的稳定安全系数,从而将非线性有限元和极限平衡分析结合起来。为了提高计算规模和计算精度,采用有限元并行计算程序TFINE.Pfem进行计算,分析了网格密度对计算结果精度的影响,并应用于锦屏高边坡的稳定分析中。与刚体极限平衡法结果的对比分析表明,由于考虑了计算过程中的非线性应力调整,该方法的计算结果比刚体极限平衡法偏大,而且更符合实际情况。     

基于遗传算法的冻土路基融沉可靠性分析

在冻土路基融沉变形极限状态方程的基础上,从可靠度指标的几何涵义出发,提出了基于遗传算法的冻土路基融沉可靠度指标和失效概率的计算方法。该法是一种全局优化算法,能有效克服传统搜索算法易陷入局部极小值的缺点,不需要对功能函数进行直接转换,避免了功能函数比较复杂时所带来的求解困难,特别适合求解非线性规划问题。以青藏铁路冻土路基的具体实例,验证了本方法的准确性和有效性     

自平衡测桩技术中"平衡点"位置确定

本文介绍了规范经验值法、相似模拟试验法及数值模拟分析法确定自平衡测试技术中平衡点的位置.实践表明规范经验值法确定的平衡点位置往往距离桩端过高;数值模拟分析法不能精确的选取计算参数致使结果存在一定的偏差;相似模拟试验法同时考虑了地层环境、成孔成桩工艺等因素的影响,所得结论较其他两种方法准确.文章以龙华松花江特大桥三根试桩为例,分别应用三种方法进行研究,结果表明应用相似模拟试验法确定平衡点的位置准确可靠,可直接应用于工程实践.     

遗传算法在非线性地下水经济管理模型中的应用

通常采用基于梯度的数学规划方法求解地下水管理模型,如线性规划和非线性规划。但对于高度非线性、非凸的优化问题,尤其是涉及到经济或环境的地下水管理模型,传统方法难以有效地寻找全局最优解。本文介绍了一种求解非线性地下水资源管理模型的遗传算法,并以山东羊庄盆地分布参数地下水系统非线性管理模型为例,给出了用遗传算法在求解这类问题的一般步骤。结果表明该方法能快速有效地找到全局最优解。     

全局优化方法在物探计算技术中的新进展

全局优化方法在物探计算技术中的新进展吴立明许云乌达巴拉（应用地球物理系北京１０００８３）众所周知，地球物理反演问题本身的特点是非线性和多极值的。寻优求解方式有两类：局部优化方法和全局优化方法。传统的优化方法是首先将非线性问题作线性化近似，这样一来，使...     

基于GA-BP神经网络算法的高密度电法非线性反演

高密度电法技术在煤矿地质灾害勘探中发挥着重要的作用。近年来,以BP（Backpropagation）神经网络为代表的一类非线性反演方法被广泛运用到高密度电法的反演中。针对BP神经网络方法在高密度电法反演中存在的易陷入局部极小、收敛缓慢、反演精度差等问题,将BP神经网络算法与遗传算法（Genetic Algorithm,简称GA算法）联合演算,实现高密度电法的二维非线性反演。通过典型地电模型对该方法进行验证,结果表明遗传算法能有效优化BP神经网络的权值和阈值,提高了算法的全局寻优性。      

基于非线性理论的边坡稳定性评价模型

边坡稳定问题涉及到各类水利、港工、铁路和工业民用建筑工程。由于影响边坡稳定性的因素较多，而且其变形破坏机理复杂，边坡稳定性问题迄今仍然受到理论研究和工程实践的关注。本文采用非线性理论和方法来研究边坡的变形破坏机理，并建立稳定性评价模型。以分叉和突变理论引出突变级数来表征边坡的状态，并用神经网络从中获取稳定性评价和判断的知识，进而构建系统，并对各类边坡稳定状态做出分析评价。实例分析证明了该方法的有效性。     

边坡稳定性评价MSARMA法及最佳加固力研究

摘要：目前，各行业在边坡稳定性评价和设计中采用的方法主要是极限平衡方法。文章对各种极限平衡方法的特点和适用范围进行了综合评价，在此基础上，提出了适用于岩质高边坡稳定性评价和设计的一种极限平衡方法——MSARMA法和基于该方法开发研制的“边坡工程稳定性MSARMA法评价分析系统”。该方法是在著名的SARMA法基础上改进形成的，同其它极限平衡方法比较，具有推导严格、假设条件较少、实用性强等优点。此系统不仅能够进行在非齐次边界条件下的稳定性计算，而且还能够进行坡面存在荷载和加固力情况下的边坡稳定性计算。鉴于目前边坡工程规模愈来愈大的特点，提出了边坡最佳加固力概念，此概念认为，对于边坡加固工程，应综合考虑各种状态下的边坡稳态，寻找导致边坡失稳最不利因素的组合状态，加固力的大小只要保证边坡在该状态下稳定就行，此时的加固力就是最佳加固力。考虑到岩土工程的复杂性、计算所采用的力学模型、物理力学性质参数等具有的非绝对准确性和确定性，在设计时应在最佳加固力基础上，再增加一定的保险系数，但该保险系数不宜过大，实施时应根据具体工程规模确定，一般应在0．05以内。此时对边坡进行加固既满足边坡的稳定性要求又经济合理。以实际工程为例，展示了MSARMA法广阔的应用前景。     

边坡局部和整体稳定性评价方法的辩证统一

边坡稳定性评价方法有局部和整体两类,两者之间存在差异有其历史的局限性和存在的合理性。以极限平衡法和有限元强度折减法为例,分析了典型整体与局部稳定性评价方法在滑面搜索、平衡条件、安全系数的定义、材料参数和失稳等5个方面存在的异同。利用PFC算例揭示了真实边坡带有强烈空间和时间特征的渐进破坏特性,发现边坡失稳是自然地形的重塑、再造和稳定的过程,也是一个动势能转换和耗散的过程。针对边坡稳定问题及其特点,提出了基于广义软化的边坡稳定矢量和法的理论构架和技术路线,并进行了程序实现,克服了传统强度折减脱离实际材料劣化特征的不足,安全系数求解仅与应力状态相关,假设条件少,可以实现局部与整体稳定评价的辩证统一,可以反映边坡失稳的渐进特性和参数演化的时空效应。与传统极限平衡法(LEM)和强度折减法(SRM)在滑面和安全系数方面的综合对比发现,局部稳定揭示的滑面更稳定,获取的安全系数是全周期的,文中方法所得安全系数比整体方法的结果稍高,差异是整体方法的假设条件造成的。     

基于滑动机理分析的滑带强度参数反演

滑动机理分析一般采用定性的方法加以描述,尚缺乏合理的量化指标进行刻画。反演分析是确定滑带强度参数的重要手段,一般采用基于整体稳定性系数的刚体极限平衡方法,但这种反演方法无法建立滑动机理与强度参数间的直接联系。本文采用数值计算方法获得滑带单元的应力场和滑动方向,基于Mohr-Coulomb强度准则定义滑带点安全系数为该点抗剪强度与滑动方向剪应力的比值。通过点安全系数的分布判断滑坡的滑动机理,使滑动机理研究定量化,并以点安全系数对滑面面积的加权平均值作为滑坡的整体稳定性系数,建立起滑动机理与整体稳定性系数的联系。在滑带参数反演分析中,需要同时满足滑动机理和整体稳定性系数要求,相应的强度参数才是合理的结果。以万梁高速公路K49滑坡的室内大型地质力学试验模型为例,介绍了基于滑动机理分析的滑坡强度参数反演方法和步骤,论证了方法的合理性。     

An improved search strategy for the critical slip surface using finite element stress fields

The finite element method can be used to advantage in slope stability problems. This paper proposes a technique to search for the critical slip surface as well as to define and calculate the factor of safety for the slope, when the finite element method is used to model its formation. First, stresses are estimated at each Gaussian point from the finite element analysis. Then, the global stress smoothing method is applied to get a continuous stress field. Based on this stress field, the factor of safety is calculated for a specified slip surface by a stress integration scheme. An improved search strategy is proposed for a noncircular critical surface which starts with a search method for a circular critical surface. During the search process, points defining a trial slip surface can freely move in the finite element mesh subject to some kinematical constraints. This method can be applied to both the limit equilibrium method and the finite element method. Effects of the slope stress history and soil parameters on the resulting critical surface are investigated.     

乌东德水电站左岸拱肩槽边坡稳定性

在对拱肩槽自然边坡工程地质条件详细调查的基础上,采用宏观地质分析和极限平衡法、数值模拟法相结合的研究手段,分层次对乌东德水电站左岸拱肩槽人工边坡整体稳定和局部稳定性进行了系统研究。研究表明乌东德水电站左岸拱肩槽边坡整体稳定性较好,三维离散元数值模拟结果显示,人工边坡变形以少量回弹变形为主,变形特征不突出,稳定性系数为1.4~1.6。在分析边坡开挖后可能形成的块体边界条件基础上,提出了人工边坡可能出现的块体失稳模式,以影响块体稳定性的结构面几何特征、结构面性状和结构面卸荷松弛张开特征入手,建立块体稳定性工程地质评价标准,对块体稳定性进行了宏观地质分析,并采用三维刚体极限平衡方法对可能产生的块体模型进行了计算分析,得到块体开挖后的稳定系数。结果表明,人工边坡可能出现块体多处于基本稳定状态。综合整体稳定性和局部稳定性研究成果,提出人工边坡加固方案建议。研究成果为工程设计与施工提供了重要依据,并对类似工程提供了可以借鉴的经验。     

重庆拉法基搅拌站岩质边坡稳定性分析

本文研究重庆拉法基长寿智深混泥土搅拌站岩质边坡稳定问题。针对该边坡所处的地形地貌、地层岩性、地质构造和气象水文条件,分析了影响岩质边坡稳定性的主要因素,归纳了该边坡可能的主要工况类型。在此基础上,采用块体极限平衡法对边坡进行了稳定性分析,并最终提出了以下综合治理措施：“表里排水”、“削坡减载”、“坡面防护”、“锚杆格构”以及“重力式挡墙支挡”。这些措施在后期施工中得到了应用,并取得了不错的效果,可为类似工程问题的分析评价提供借鉴。     

极限平衡条件的拓展与土工结构稳定分析

与土体稳定有关的工程问题诸如挡土结构物上的土压力、地基承载力以及土坡稳定性都与土的极限平衡状态相关 联。将土体一点（单元）的极限平衡条件推广,给出土体沿滑动面的极限平衡条件,证明了该条件的充分必要性。依据该条件,提出了有限元应力分析与极限平衡结合的有限元极限平衡法及土体稳定的安全系数,并明确了安全系数的物理意义,以评价土工结构的稳定性。随后,列举了该方法在土工结构稳定分析中的一些具有代表性的应用,证明了该法是有效的,可以用于分析岩土工程中的稳定问题。     

Application of discontinuous deformation analysis on stability analysis of slopes and underground power houses

Continuous computation and limit equilibrium computation are the two independent computations for practical rock engineering. For global stability analysis, limit equilibrium is still the fundamental method. For any numerical method, reaching limit equilibrium requires large displacements, discontinuous contacts, precise friction law, multistep computation and stabilised time-step dynamic computation. Therefore three convergences are unavoidable: convergence of equilibrium equations, convergence of open-close iterations for contacts and convergence of the contact forces of dynamic computations. This paper utilises mainly two dimensional discontinuous deformation analysis (DDA) and an available simple version of three dimensional DDA. The applications show DDA has the ability to reach the limit equilibrium of block systems.     

框架预应力锚杆边坡支护结构的稳定性分析方法及其 应用

以边坡极限平衡理论及框架预应力锚杆边坡支护结构的圆弧滑动破坏模式为基础,在考虑框架、锚杆对土体边坡稳定性影响的情况下,基于圆弧滑动条分法的思想利用积分法建立了内部稳定性安全系数计算模型和最危险滑移面搜索模型。确定滑移面圆心坐标为几何控制参数,推导了安全系数计算模型中各变量与滑移面圆心坐标之间的函数关系式,从而获得了滑移面几何控制参数与内部稳定性安全系数之间的函数关系。利用网格法对框架预应力锚杆支护结构最危险滑移面的圆心坐标进行动态搜索和求解。最后采用Matlab语言编制了框架预应力锚杆边坡支护结构的稳定性分析程序,并结合工程实例进行了验算,讨论了此种方法的适用条件,结果表明该方法简明适用,较传统的经验分析方法更加合理。