三維TIN與TIN相交算法及其在巖土工程中應(yīng)用

現(xiàn)代優(yōu)化算法在巖土工程中的應(yīng)用——以遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模擬退火算法為代表的現(xiàn)代優(yōu)化算法，憑借其解決復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題的有效性已廣泛應(yīng)用于邊坡、基坑以及地下洞室等巖土工程領(lǐng)域。該論文在介紹現(xiàn)代優(yōu)化方法基本原理的基礎(chǔ)上，分析總結(jié)了各種優(yōu)化方法...

以遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模擬退火算法為代表的現(xiàn)代優(yōu)化算法,憑借其解決復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題的有效性已廣泛應(yīng)用于邊坡、基坑以及地下洞室等巖土工程領(lǐng)域。該論文在介紹現(xiàn)代優(yōu)化方法基本原理的基礎(chǔ)上,分析總結(jié)了各種優(yōu)化方法在巖土工程中的應(yīng)用情況,指出了存在的問(wèn)題,為完善現(xiàn)代優(yōu)化算法進(jìn)一步在巖土工程中應(yīng)用提出了建議。

受自然界物種遷徙的啟發(fā),提出了一種新的改進(jìn)的粒群優(yōu)化算法(mpso)。算法初始化時(shí),將粒子隨機(jī)地劃分為若干個(gè)子粒群,每個(gè)子粒群按照給定的策略獨(dú)立演化,在演化中的指定時(shí)段進(jìn)行粒子的隨機(jī)遷徙和自適應(yīng)變異,以保持整個(gè)種群的多樣性,避免早熟收斂?；鶞?zhǔn)測(cè)試函數(shù)的計(jì)算結(jié)果表明,mpso算法的性能優(yōu)于其他幾種改進(jìn)算法。堆石體冪函數(shù)流變模型,參數(shù)較多,具有很強(qiáng)的非線性,將mpso算法應(yīng)用到堆石體冪函數(shù)流變模型的參數(shù)反演中。計(jì)算結(jié)果表明,利用反演的流變模型參數(shù)計(jì)算的壩體流變變形與實(shí)測(cè)變形在發(fā)展規(guī)律和數(shù)值上均比較吻合,證明mpso算法在多參數(shù)、強(qiáng)非線性的復(fù)雜模型參數(shù)反演中的優(yōu)越性。

巖土工程本身的復(fù)雜性使巖土工程的三維模型分析結(jié)果與實(shí)際有一定的誤差。利用已有的工程反饋資料,對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行反演分析。修正易調(diào)整的誤差因素,來(lái)彌補(bǔ)不易調(diào)整的誤差因素,將模型計(jì)算結(jié)果的最終誤差降到最小。將得到的反演參數(shù)用于下一階段的模型分析,由此獲得的三維計(jì)算結(jié)果更接近真實(shí)值。

在介紹邊界元法基本原理的基礎(chǔ)上,著重對(duì)邊界元法在巖土工程領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀作了敘述和分析,并對(duì)起其發(fā)展趨勢(shì)作了探討。所得結(jié)論可供相關(guān)研究人員參考。

本文介紹了gis三維地形建模技術(shù)的常用方法,利用arcgis平臺(tái)三維分析擴(kuò)展模塊建立一個(gè)三維地形模型。模型為該項(xiàng)巖土工程的建設(shè)提供了真實(shí)、客觀的可視化參考數(shù)據(jù),對(duì)本次巖土工程的建設(shè)起到了重要作用。

將三維地質(zhì)建模技術(shù)用于地質(zhì)分析,提出一種基于tin的建模方法。采用帶斷層約束的三角剖分算法,實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)delaunay三角剖分,建立地質(zhì)層面模型,以地層和斷層為約束,根據(jù)層序地層學(xué)原理,按層序網(wǎng)格表征方式細(xì)分地層,建立層序模型,并在結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上,使用距離加權(quán)反比法估算網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)的屬性,建立地質(zhì)體屬性模型。

簡(jiǎn)要介紹了sa算法的形成、優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)用范圍等基本情況,具體闡述了sa算法在巖土工程中應(yīng)用的理論基礎(chǔ),結(jié)合具體實(shí)例探討了sa算法在巖土工程相關(guān)學(xué)科中的應(yīng)用及研究成果,并得出了有益的結(jié)論和提出相關(guān)建議,以指導(dǎo)實(shí)踐。

支持向量機(jī)及其在巖土工程中的應(yīng)用——在智能巖石力學(xué)的研究方法中，專家系統(tǒng)方法是基于專家和經(jīng)驗(yàn)判斷進(jìn)行問(wèn)題求解的非數(shù)值分析方法，因?yàn)轭I(lǐng)域知識(shí)獲取的困難，限制了其發(fā)展；而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法是基于大樣本的一種方法，其推廣能力較差．為了克服專家系統(tǒng)知識(shí)獲取...

femlab軟件是以偏微分方程(pdes)為基礎(chǔ),建立模型來(lái)解決科學(xué)及工程問(wèn)題的功能強(qiáng)大的有限元分析軟件。該軟件的一個(gè)重要特征是,用戶可以集中于模型本身,而不必花太多時(shí)間考慮方程求解和結(jié)果可視化問(wèn)題。文中首先介紹了femlab多物理場(chǎng)模型,然后給出了在巖土工程中的具體應(yīng)用實(shí)例,實(shí)例表明,分析結(jié)果和已有結(jié)果或解析解具有很好的一致性,說(shuō)明femlab是個(gè)解決巖土工程問(wèn)題的強(qiáng)大、富有彈性的工具,具有廣泛的應(yīng)用前景。

femlab軟件及其在巖土工程中的應(yīng)用——femlab軟件是以偏微分方程(pdes)為基礎(chǔ)，建立模型來(lái)解決科學(xué)及工程問(wèn)題的功能強(qiáng)大的有限元分析軟件。該軟件的一個(gè)重要特征是，用戶可以集中于模型本身，而不必花太多時(shí)間考慮方程求解和結(jié)果可視化問(wèn)題。文中首先介紹了fem...

對(duì)巖土工程中隨機(jī)變量的空間概率特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,介紹了確定β分布各參數(shù)的迭代方法,提出了經(jīng)驗(yàn)公式簡(jiǎn)化迭代過(guò)程,有效地處理了隨機(jī)變量分布范圍的估計(jì)問(wèn)題,并闡明了β分布在可靠度領(lǐng)域中的適用性。作為對(duì)比,對(duì)同一樣本采用了其他分布進(jìn)行擬合。分析結(jié)果表明,β分布擬合精度高于其他分布。

在智能巖石力學(xué)的研究方法中,專家系統(tǒng)方法是基于專家和經(jīng)驗(yàn)判斷進(jìn)行問(wèn)題求解的非數(shù)值分析方法,因?yàn)轭I(lǐng)域知識(shí)獲取的困難,限制了其發(fā)展;而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法是基于大樣本的一種方法,其推廣能力較差.為了克服專家系統(tǒng)知識(shí)獲取的“瓶頸”問(wèn)題和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推廣能力差的問(wèn)題,基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的支持向量機(jī)方法為巖土工程的智能化研究提供了新的途徑.主要介紹了支持向量機(jī)方法及其在巖土工程領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀,并指出其理論存在的問(wèn)題和未來(lái)的發(fā)展方向.

計(jì)算機(jī)技術(shù)在勘察領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,近年來(lái)隨著信息技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、地理信息科學(xué)、三維巖土工程建模和三維工程分析技術(shù)的發(fā)展,興起的三維巖土工程勘察信息技術(shù),更是受到業(yè)界人士的廣泛關(guān)注。它能夠?qū)Ω鞣N原始數(shù)據(jù)、圖像、圖件、文字報(bào)告進(jìn)行綜合動(dòng)態(tài)管理,并在此基礎(chǔ)上生成二維地質(zhì)剖面圖、三維地質(zhì)模型等,提高了數(shù)據(jù)可視化程度,直觀形象地表達(dá)了構(gòu)筑物及區(qū)域地質(zhì)單元的空間展布規(guī)律,實(shí)現(xiàn)工程智能決策,以充分挖掘工程信息的價(jià)值。本系統(tǒng)首次實(shí)現(xiàn)利用導(dǎo)入鉆孔進(jìn)行三維建模并且手動(dòng)調(diào)整尖滅比例設(shè)置；利用層面的下沉方式對(duì)地層進(jìn)行解譯,解譯過(guò)程支持人機(jī)交互控制層面,通過(guò)對(duì)建模參數(shù)設(shè)置控制模型的精度、范圍及插值效果,最終自動(dòng)生成地質(zhì)體,實(shí)現(xiàn)三維分析應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)與剖面圖轉(zhuǎn)cad圖。

通過(guò)對(duì)一段時(shí)間開(kāi)發(fā)工作的總結(jié),提出實(shí)現(xiàn)三維巖土工程平臺(tái)的整體思路。并將開(kāi)發(fā)出的地質(zhì)模型自動(dòng)生成、道路邊坡建模、基坑建模及計(jì)算等功能結(jié)合應(yīng)用實(shí)例加以介紹。

離散元法是基于不連續(xù)性假設(shè)的數(shù)值方法,它特別適合于求解節(jié)理巖體中的非連續(xù)性問(wèn)題。在介紹離散元法基本原理的基礎(chǔ)上,著重對(duì)離散元法在巖土工程領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀作了敘述和分析,并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討。

介紹了當(dāng)前巖土工程中模型實(shí)驗(yàn)的發(fā)展?fàn)顩r,模型實(shí)驗(yàn)中的相似關(guān)系、分類和檢測(cè)技術(shù),以及模型實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的問(wèn)題。

光滑質(zhì)點(diǎn)流體動(dòng)力學(xué)(簡(jiǎn)稱sph)是一種純lagrangian、無(wú)網(wǎng)格的流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于與工程相關(guān)的許多學(xué)科的計(jì)算分析研究中。鑒于巖土工程中的sph方法的研究應(yīng)用是一個(gè)比較新的研究方向,首先簡(jiǎn)述了sph方法在巖土工程應(yīng)用的基礎(chǔ),重點(diǎn)講述了目前sph方法在巖土工程相關(guān)學(xué)科中的應(yīng)用,最后針對(duì)地震液化問(wèn)題,提出未來(lái)可以將sph方法運(yùn)用到地震液化前后變形特征的統(tǒng)一分析中,以及借鑒爆炸和沖擊科學(xué)中sph-fem耦合方法進(jìn)行地震液化中結(jié)構(gòu)物破壞機(jī)理的研究。

從地理信息系統(tǒng)的基本功能、構(gòu)成特點(diǎn)出發(fā),總結(jié)了地理信息系統(tǒng)在巖土工程中的若干應(yīng)用,并舉例說(shuō)明其在國(guó)內(nèi)外巖土工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀,最后指明其發(fā)展趨勢(shì)。

常規(guī)dcd(dynamiccanonicaldescent)算法具有全局優(yōu)化能力且無(wú)需考慮目標(biāo)函數(shù)的可微性,只要預(yù)先定義優(yōu)化空間即可,但是該算法的收斂速度有限,為此提出了變參數(shù)dcd算法,并建立了其相應(yīng)的算法迭代格式。在數(shù)值試驗(yàn)和工程應(yīng)用中將該變參數(shù)dcd算法與常規(guī)的dcd算法進(jìn)行比較,其結(jié)果均表明:變參數(shù)dcd算法在全局優(yōu)化能力和收斂速度上找到了一個(gè)均衡點(diǎn),該算法不僅具有dcd算法的全局優(yōu)化能力,而且收斂時(shí)所需的目標(biāo)函數(shù)評(píng)估次數(shù)少,在優(yōu)化過(guò)程中該算法展示出了穩(wěn)定性強(qiáng)且優(yōu)化結(jié)果可靠度高的一面。

遺傳算法在巖土工程反演問(wèn)題中的應(yīng)用——綜述了巖土工程反演的基本過(guò)程，并在介紹遺傳算法研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，將遺傳算法與傳統(tǒng)優(yōu)化算法進(jìn)行比較，然后給出幾種遺傳算法的改進(jìn)策略，同時(shí)介紹了遺傳算法在巖土工程反演領(lǐng)域中經(jīng)常使用的幾種改進(jìn)方法，最后通過(guò)實(shí)例...

綜述了巖土工程反演的基本過(guò)程,并在介紹遺傳算法研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,將遺傳算法與傳統(tǒng)優(yōu)化算法進(jìn)行比較,然后給出幾種遺傳算法的改進(jìn)策略,同時(shí)介紹了遺傳算法在巖土工程反演領(lǐng)域中經(jīng)常使用的幾種改進(jìn)方法,最后通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了遺傳算法是求解巖土工程反演問(wèn)題的有效方法。