遗传算法在边坡稳定性分析中的应用

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1、第29卷第4期吉林地质Vol.29No.42010年12月JILINGEOLOGYDec.2010文章编号：1001—2427（2010）04-132-3遗传算法在边坡稳定性分析中的应用尹振良，赵丽月，孔祥睿吉林省勘查地球物理研究院，吉林长春130012摘要：实际工程中的边坡往往具有不规则、非均匀性，本文提出采用遗传算法进行边坡稳定性分析，该法能够获得全局最优解，克服了传统方法容易陷入局部最优解的缺点，将该方法应用于工程实际，获得非圆弧型最危克服了传统方法容易陷入局部最优解的缺点，将该方法险滑动面，与传统方法进行对比，结果表明遗传算法所得结果精

2、度更高，可靠性更好。统方法进行对比，结果表明遗传算法所得结果精度更高，关键词：遗传算法;边坡稳定性;最危险滑动面法;边中图分类号：P6422文献标识码：BTheapplicationofgeneticslgorithminslopestabilityanalysisapplicationofgeneticslgorithminsloYINZhen-liang,ZHAOLi-yue,KONGXiang-ruiNGInstituteofGeophysicalExplorationofJilinProvince,Changchun130012,Jil

3、in,ChinanstituteofGeophysicalExplorationofJilinProvince,ChangcAbstract:Generallyinthepracticeprojecttheslopeisirregularandheterogeneous,thearticleusesgeneticalgorithmtoanalyzetheslopestability.Themethodcanobtaintheglobaloptimalsolution.Comparedwiththetraditionalmethod,itover

4、comestheshortcomingofeasilygettingintolocaloptimalsolution.Appliedthemethodinthepracticeproject,anon-circularfailuresurfaceisgot.Andthecomparisonresultsshowthattheresultsofgeneticalgorithmaremoreaccurateandmorereliable.Keywords:geneticalgorithm;slopestability;mostdangeroussl

5、ipsurface　　边坡稳定性评价是边坡工程中被广泛研究的课1基于遗传算法的计算模型题，是工程设计及制定相应的边坡处理措施的重要1.1遗传算法简介依据。极限平衡法是常用的分析方法，其中大多假[6]　　遗传算法(简称GA)是近年来发展的一种全设边坡的滑动面为圆弧型，该法对于均质介质、几局优化算法，是模拟达尔文的遗传选择和自然淘汰[1]何形状规则的边坡是可靠的，但实际工程中的边的生物进化过程的计算模型。其计算步骤包括：编坡往往是非均质的，而且边坡形状不规则,这就导码，产生初始群体，计算个体适应度，收敛判断，致其真正的临界滑动面形状不能用圆弧或别的

6、标准选择，杂交，变异。如此迭代下去，群体得到进化，[2]曲线进行描述,因此必须求解任意形状的临界滑直到收敛于最优解。动面。1.2边坡稳定性分析的遗传算法计算模型　　在搜索最危险滑动面的方法中，常用的方法中　　将边坡稳定性问题转化为最优化问题，以边坡大都存在局部最优化的缺点，尤其对于复杂的边安全系数为目标函数，寻找最小安全系数。对于任[3]坡，往往会陷入局部极小值，从而不能找到真正意形状滑动面，选用简化Janbu法计算：的最危险滑动面，这对于边坡稳定设计是不利的。由此研究全局化优化算法是很必要的。本文采用遗传算法，搜索最危险滑动面，能够在全局范围

7、内进[4,5]行快速优化搜索，得到最优解，并且滑动面为任意型。收稿日期：2010-08-19；修订日期：2010-10-12作者简介：尹振良（1966-），男，内蒙宁城人，吉林省勘查地球物理研究院高级工程师.第4期尹振良等：遗传算法在边坡稳定性分析中的应用133　　式中:为安全系数;,为第个滑动面上岩（土）层的粘聚力和内摩擦角;为第个条块的重量;为第个条块滑动面处的法线与竖直线的夹角;为第个条块的宽度;为条块总数目。搜索最危险滑动面的具体步骤如下：　　(1)初始种群的确定。在边坡形状和地质条件所决定的滑动面可能范围内，设任一滑动面的滑出点及滑入

8、点的坐标以及条块与滑面交点的坐标为自点的坐标以及条块与滑面交点的坐标为自变量，将滑坡体均分为滑坡N-1个条块，则待搜索的点就有N个，并且均匀条分，滑出