遺傳算法在巖土工程學科非線性優(yōu)化中的應用.pdf

1、巖土工程領域有很多問題可以歸納為優(yōu)化、預測、建立模型等問題，這些問題用常規(guī)的系統(tǒng)工程方法解決有時有一定局限性。因此，無論從學科發(fā)展的規(guī)律考慮，還是從巖土工程實際的需要上著眼，把新興學科——遺傳算法理論引入巖土工程學科，進行學科交叉研究都是非常必要的。為此，嘗試把遺傳算法推廣應用于部分待改善或待解決的巖土工程問題中，試圖為解決這類問題提供一條新的途徑。具體來說，本文主要研究內容為：(1)在傳統(tǒng)基坑設計方法的基礎上，把遺傳算法引入懸臂排樁這

2、一典型的基坑支護型式結構設計中。利用遺傳算法對深基坑懸臂樁支護結構參數(shù)進行優(yōu)化調整，使設計參數(shù)在眾多復雜的約束條件下達到最優(yōu)；(2)在分析巖土工程預測問題的基礎上，提出了基于遺傳算法的單樁極限承載力指數(shù)曲線預測模型、基于遺傳算法的地基沉降泊松曲線預測模型以及基于遺傳算法的灰色Verhulst直接模型；(3)在非飽和土研究的(土壤水研究)前沿方面，針對描述土壤水分特征曲線的Van Genuchten方程的參數(shù)求解問題，提出了基于遺傳算法的

3、參數(shù)優(yōu)化估計方法；(4)在城門洞形斷面輸水隧洞的水力計算中，為避免傳統(tǒng)低效的經(jīng)驗試算法、圖解法等方法，通過對城門洞形斷面輸水隧洞臨界流基本方程進行數(shù)學變換，其臨界水深計算問題可歸結為一非線性優(yōu)化問題，再運用遺傳算法求解，從而為城門洞形斷面輸水隧洞的水力計算和類似復雜水力學問題的求解提供了一條新的途徑。通過遺傳算法在巖土工程優(yōu)化、預測、非線性模型參數(shù)估計以及優(yōu)化求解等多個研究問題中的應用，結果表明遺傳算法可有效地解決或改善傳統(tǒng)方法計算過程