基于十进制遗传算法的含水层参数的反演

含水层参的反演是一个复杂的非线性优化问题,针对传统二进制遗传算法收敛性能差的缺陷,提出了反演含水层参数的十进制遗传算法。以直线隔水边界附近的井流模型为例,讨论了十进制遗传算法在含水层参数反演中的应用,并与二进制遗传算法的进行比较。结果表明,该方法在含水层参数的反演中不仅是可行的,而且具有较好的确定性和较高的精度;与二进制遗传算法相比,十进制遗传算法的收敛性较好,省时高效,且表示较为自然,容易引入相关领域知识。同时,结合实例的分析结果得出种群的规模对算法的收敛性没有明显的影响。     

基于遗传算法优化的BP神经网络在密度界面反演中的应用

BP神经网络方法在二维密度界面的反演中取得了较好的效果,但在反演三维界面时,由于模型更复杂、参数更多,BP神经网络的收敛速度和反演精度都有一定程度的下降。为了改善反演效果,本文利用遗传算法对BP神经网络的权值、阈值选择过程进行优化,获得了更好的网络模型;并将此模型应用于密度界面模型的反演中,预测误差从上百米减小到数十米,同时迭代计算步数减少了近2/3,有效减少了计算时间,反演结果更准确。利用基于遗传算法优化的BP神经网络反演了法国某地区莫霍面深度,预测相对误差仅为1.8%,取得了较好的应用效果。基于遗传算法优化的BP神经网络在密度界面的反演中具有良好的应用价值和研究前景。     

基于遗传算法的磁异常反演

遗传算法是模拟自然界生物进化思想所得到的一种全局非线性最优化算法,该算法可有效地避免局部最优解。这里介绍遗传算法的原理以及基于其算法的磁异常反演算例,对不同迭代次数所得理论模型反演的磁性体空间位置与磁性等参数的相对误差进行了对比。据此,对四川会理黎溪地区某磁铁矿区外围8号剖面上实测△T磁异常进行遗传算法,并迭代拟合反演,求其反问题,获得了与后续工程揭露及磁性测定结果相吻合的结果。     

三维数值分析在岩土工程应用中的误差问题

岩土工程本身的复杂性使岩土工程的三维模型分析结果与实际有一定的误差。利用已有的工程反馈资料,对模型参数进行反演分析。修正易调整的误差因素,来弥补不易调整的误差因素,将模型计算结果的最终误差降到最小。将得到的反演参数用于下一阶段的模型分析,由此获得的三维计算结果更接近真实值。     

改进的遗传算法在堆石体参数反演中的应用

在研究堆石坝问题中,堆石体参数的合理估计非常重要,根据工程实测值反演堆石体参数不失为一种有效估计参数的新思路。在传统遗传算法操作过程中,引入模拟退火的Metropolis接受准则,并结合系统识别的基本原理改进了遗传算法。将改进的新算法应用于堆石坝主要堆石料的参数反演,结果显示其误差很小、收敛速度快、精度高的优越性,克服了传统的梯度优化方法和单纯形法所具有的搜索速度随反演参数增多呈级数减慢、容易陷入局部极值点和误差传递导致不收敛等缺点,值得在本领域参数优化中推广。     

基于改进遗传算法的粘弹性岩体力学参数反演

把模式搜索嵌入目前广为应用的遗传算法中,使之和神经网络有机结合,提出了搜索—遗传—神经网络算法。该方法用经过最佳预测学习算法训练的神经网络来表达粘弹性岩体力学参数和位移之间的映射关系,除具有一般遗传算法的优点外,还提高了参数反演的精度,节省了参数反演的计算时间。结合某工程实例,验证了该方法在粘弹性岩体力学参数反演中的优越性。     

基于粒子群算法优化小波支持向量机的岩土力学参数反演

常用的确定岩土力学参数的方法有原位测试和室内试验两种,但都存在一定的局限性,参数选择的合理与否,对设计计算及数值模拟分析结果的有效性影响很大。支持向量机法在理论基础和求解算法方面都具有明显优势,为确保岩土力学参数取值的合理性,采用支持向量机法对岩土力学参数进行反演。先通过小波分析理论构造出支持向量机的核函数,再用粒子群算法(PSO)分别优化Morlet小波、Mexico小波和RBF函数的支持向量机模型参数,通过小波支持向量机模型建立反演参数与沉降值间的非线性映射关系。根据正交试验和均匀试验对需反演的岩土力学参数进行设计,结合有限元软件进行计算分析,得到学习样本和测试样本。分别采用Morlet小波、Mexico小波和RBF函数得出的预测结果和原始数据进行对比分析,发现采用Morlet小波核函数预测效果更佳。使用Morlet小波核函数预测的参数输入到Midas模型中计算建筑物最终沉降量,比较计算值与实际监测值,其相对误差不超过8.1%。研究结果表明,该方法在岩土工程参数的反演中具有良好的应用价值,对今后岩土力学参数的确定及校核提供了一种新方法。     

改进的进化遗传算法在软弱结构面力学参数选取中的应用

对进化遗传算法进行了改进，提出了新的交叉算子和变异算子，使得改进后的算法具有更好的全局收敛能力，加快了网络的学习速度，提高了预测精度。利用野外对结构面的地质描述和室内试验获得的软弱层带的物理性质，将该算法应用于溪落渡水电站坝区软弱结构面力学参数的获取，将9个试验点的预测值与实测值比较，误差小于4．6％，表明具有较强的可信度，是软弱结构面力学性质预测的一种新方法。     

基于实码遗传算法的地下水污染物运移参数反演

介绍了采用实数编码遗传算法优化反演地下水污染物运移参数的基本步骤,不仅求解了弥散系数,而且反演得到了地下水运动速度。算例表明,采用遗传算法———特征有限元离散方法反演地下水污染物运移参数是可行的。     

遗传算法在磁异常反演中的应用

遗传算法是一种约束随机优化方法。它与传统的确定性优化方法相比较,具有全局收敛,不计算目标函数偏导数等优点；与传统的随机优化方法相比较,具有搜索效率高以及隐含并行计算等优点。本文首先讨论了遗传算法的基本原理和迭加机算步骤,其次讨论了该方法在磁化强度约束反演问题中的应用效果。     

岩土工程计算分析的力分配方法

提出了一种岩土工程计算的新方法,即力分配方法。阐述了力分配方法的原理,并详细推导了方法的相应公式。提出的方法,适应于一般的岩土体力学分析,也同样适应于一般的固体力学计算。由于采用分配法计算,因此,该方法具有分配法计算的所有特点：共同避免了组成和解算典型方程,而以逐次渐近的方法来计算节点的不平衡力;其物理概念生动形象,易于掌握,且程序简单。由于该方法所具有的这些特点,其将在岩土工程计算领域有较好的应用前景。     

对岩土工程数值分析的几点思考

首先,介绍了笔者对我国岩土工程数值分析现状的调查结果及分析,然后,分析了采用连续介质力学分析岩土工程问题的关键,并讨论分析了岩土本构理论发展现状,提出对岩土本构理论发展方向的思考,最后对数值分析在岩土工程分析中的地位作了分析。分析表明,岩土工程数值分析结果是岩土工程师在岩土工程分析过程中进行综合判断的重要依据之一;采用连续介质力学模型求解岩土工程问题的关键是如何建立岩土的工程实用本构方程;建立多个工程实用本构方程结合积累大量工程经验才能促使数值方法在岩土工程中由用于定性分析转变到定量分析。     

海岸岩土工程的物理与数值模拟方法

采用物理模型试验来再现实际现象,验证数值模拟方法的有效性;同时采用数值模拟来弥补离心模型试验的缺陷,揭示模型试验规律,评价实际海岸岩土-结构系统在不同工况下的变形与强度稳定性及其变化.并简要地介绍了针对防波堤土工织物加筋垫层作用机理研究、黄骅港外航道防沙堤工程安全性评价、上海洋山港浅置式大圆筒结构试验段工程安全性评价三个具体项目进行评价的成果,初步展现了物理模型试验与数值模拟方法在海岸岩土工程的机理研究、方案论证、结构与施工优化、结构安全性评价等方面所能发挥的重要作用和广阔的应用前景.     

岩土工程可靠度分析的改进响应面法研究

为了提高响应面法的计算效率和精度,对现有的全局响应面法进行了改进。采用径向基函数（RBF）神经网络,代替目前常用的BP网络,迭代过程中在超锥体的范围内构造响应面,逼近隐式的非线性功能函数。数值算例分析表明,与通常的响应面法相比,改进全局响应面法的迭代次数和有限元分析次数均大幅减少,节省机时,有利于提高计算精度。同时,以浅基础和挡土墙为工程背景进行可靠度分析,表明该方法能以较快的收敛速度和较少的有限元分析次数,获得较高精度的可靠度指标,适用于岩土工程的可靠度分析。     

岩土工程分析信息系统的开发

岩土工程分析信息系统运用地理信息系统的思想将工程可视化、区域地质灾害分区、数据库管理、数值模拟计算、分析预测功能集成,实现了以工程可视化为中心,以各种数据库为依托,并提供计算分析等完整功能系列的实用工具。系统功能齐全,交互灵活,对工程勘测、施工与设计具有一定的实用价值。     

浅析环境岩土工程问题及预防措施

环境岩土工程问题是面对环境破环时出现的,在第九届国际土力学会议上首次提出,并逐渐被各国接受和完善。近几年来我国工业、建筑业飞速发展,开始对环境岩土工程问题有了更多的关注。本文从地下开挖、建(构)筑物承载、大型基础设施建设、地下水、固体废弃物等几个方面论述了环境岩土工程问题及防治措施。     

岩土工程风险分析及应用综述

系统分析了岩土工程不确定性的根源及其分析方法,总结了降低不确定性的途径。系统评述了岩土参数随机场估计、随机变量描述方法以及模型不确定性研究。对几类典型岩土工程问题的风险分析方法、研究现状及其工程应用进行了总结。对目前岩土工程风险理论及其应用的前沿问题进行了研究和展望。研究指出岩土工程风险分析待研问题主要有：系统的风险源辨识方法包括风险源辨识的可视化研究,不确定性因子的合理描述研究,极限状态包括失效模式的仿真研究,不确定性计算包括应用信息融合技术数据挖掘技术研究,目标可靠度研究,风险转嫁风险交换的量化及风险跟踪的实施研究,风险的反分析研究等。展望岩土工程风险分析与应用：风险分析反映了对工程设计的综合性要求,表现了安全与经济的统一;定量风险分析作为决策工具或传统设计的补充,可给决策者提供更多的辅助评价信息,提高了结果的置信程度;但现在能描述的还只是“随机性的确定性模式”,工程师们只有使用“保守的”选择,以适应和弥补不完全的认识与有限的资料的条件。     

岩土工程分析中的非协调模型及其应用

针对岩土及地下工程结构的特点,基于修整后的位移型Reissner泛函中引入独立转动场的变分原理,转动场采用结点真实转角来插值。结合平面四结点单元讨论了有效附加非协调位移的合理形式,引入适用于任何四边形单元的非协调位移函数,建立了一种带转动自由度的平面四结点内参型非协调元模型,给出了相关数值计算列式。四结点单元能通过分片检验,并易于与带转动自由度的梁单元相容,对若干算例及地下隧洞工程实例计算的数值结果表明,采用所建的计算模型,具有较高的计算精度,为岩土及地下工程结构计算提供了一种理想的数值分析方法。