论文部分内容阅读
岩土工程领域有很多问题可以归纳为优化、预测、建立模型等问题,这些问题用常规的系统工程方法解决有时有一定局限性。因此,无论从学科发展的规律考虑,还是从岩土工程实际的需要上着眼,把新兴学科——遗传算法理论引入岩土工程学科,进行学科交叉研究都是非常必要的。为此,尝试把遗传算法推广应用于部分待改善或待解决的岩土工程问题中,试图为解决这类问题提供一条新的途径。具体来说,本文主要研究内容为:(1)在传统基坑设计方法的基础上,把遗传算法引入悬臂排桩这一典型的基坑支护型式结构设计中。利用遗传算法对深基坑悬臂桩支护结构参数进行优化调整,使设计参数在众多复杂的约束条件下达到最优;(2)在分析岩土工程预测问题的基础上,提出了基于遗传算法的单桩极限承载力指数曲线预测模型、基于遗传算法的地基沉降泊松曲线预测模型以及基于遗传算法的灰色Verhulst直接模型;(3)在非饱和土研究的(土壤水研究)前沿方面,针对描述土壤水分特征曲线的Van Genuchten方程的参数求解问题,提出了基于遗传算法的参数优化估计方法;(4)在城门洞形断面输水隧洞的水力计算中,为避免传统低效的经验试算法、图解法等方法,通过对城门洞形断面输水隧洞临界流基本方程进行数学变换,其临界水深计算问题可归结为一非线性优化问题,再运用遗传算法求解,从而为城门洞形断面输水隧洞的水力计算和类似复杂水力学问题的求解提供了一条新的途径。通过遗传算法在岩土工程优化、预测、非线性模型参数估计以及优化求解等多个研究问题中的应用,结果表明遗传算法可有效地解决或改善传统方法计算过程中存在的诸如人为因素干扰较大、计算复杂、通用性不强、计算精度和自动化程度不高等缺点问题,甚至可以解决传统方法无法解决的问题。因此,遗传算法在岩土工程学科中有着广泛的应用价值和前景,值得进一步的推广应用。