基于Morgenstern-Price法和改进径向移动算法的边坡稳定性分析

为了能够准确确定边坡的非圆弧临界滑动面位置及其相应的安全系数,采用一种新的启发式优化算法——径向移动算法,对边坡进行稳定性分析。通过调整原算法中的数据结构,增强粒子的自反馈能力,提出改进径向移动算法(IRMO)。安全系数的求解采用严格的Morgenstern-Price法,应用Newton-Raphson法,建立了满足条间力平衡与力矩平衡的Morgenstern-Price法中安全系数F和条间力参数λ的迭代计算公式。基于Morgenstern-Price法,采用IRMO算法对边坡稳定性进行分析,通过2个典型边坡算例和1个复杂海堤边坡实例,从稳定性、精确性、计算效率等多个角度将IRMO算法与未改进的径向移动算法进行对比论证,同时将IRMO算法与粒子群算法、改进粒子群算法等其他算法进行对比分析。结果表明:相比未改进的径向移动算法,IRMO算法连续搜索20次临界滑动面的结果重叠度更高,证明IRMO算法稳定性更强,IRMO算法的安全系数值随代数收敛的速度更快,证明IRMO算法的计算效率更高;与粒子群算法、改进粒子群算法等启发式算法相比,IRMO算法搜索到的临界滑动面位置与其他算法一致,安全系数计算结果更接近裁判答案,标准差也最小,证明IRMO算法在边坡稳定性分析问题上更具可行性与优越性;通过海堤边坡实例的分析,IRMO算法得到了该边坡合理的安全系数值和临界滑动面位置,表明该算法能够正确评估边坡稳定程度,可以应用于实际工程中。

基于IAHP-IRMO法的既有路基挡土墙评估指标权重确定

在既有路基挡土墙安全评估中,评估指标权重的确定非常重要。目前,挡土墙评估指标权重的确定大多采用确定型的层次分析法,忽略了评估指标不确定性和模糊性的影响。为了准确反映评估指标权重的不确定性和模糊性,通过分析评估指标权重计算方法,采用区间层次分析法(IAHP)构造区间数判断矩阵来确定既有路基挡土墙评估指标的权重。针对区间数判断矩阵中求解权重方法的不足,引入相离度的概念,建立单目标优化模型。将模型中的目标函数作为适应度函数,运用改进径向移动算法(IRMO)进行全局优化搜索,并对IRMO算法中的惯性权重递减模型wk进行改进。采用的曲线递减模型能提高全局优化搜索能力,从而获得评估指标的最优权重。对2个不同算例与其他方法进行对比分析,并结合工程实例进行验证计算。结果表明:IRMO算法运用于区间数判断矩阵权重优化搜索具有稳定性和高效性,能够有效减小不确定性带来的影响,搜索速度快、收敛效率高、搜索结果更为稳定、客观、合理。IAHP−IRMO法应用于既有路基挡土墙评估指标权重计算方面具有可行性、有效性与准确性。工程实例得出的安全评估结果与现场实际情况较为符合,该方法能够广泛应用于铁路、公路等既有路基挡土墙的安全评估指标权重确定,为挡土墙安全评估提供依据。