遺傳算法在巖土工程學(xué)科非線性優(yōu)化中的應(yīng)用.pdf

1、巖土工程領(lǐng)域有很多問題可以歸納為優(yōu)化、預(yù)測(cè)、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(shí)有一定局限性。因此，無論從學(xué)科發(fā)展的規(guī)律考慮，還是從巖土工程實(shí)際的需要上著眼，把新興學(xué)科——遺傳算法理論引入巖土工程學(xué)科，進(jìn)行學(xué)科交叉研究都是非常必要的。為此，嘗試把遺傳算法推廣應(yīng)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?jī)?nèi)容為：(1)在傳統(tǒng)基坑設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，把遺傳算法引入懸臂排樁這

2、一典型的基坑支護(hù)型式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。利用遺傳算法對(duì)深基坑懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使設(shè)計(jì)參數(shù)在眾多復(fù)雜的約束條件下達(dá)到最優(yōu)；(2)在分析巖土工程預(yù)測(cè)問題的基礎(chǔ)上，提出了基于遺傳算法的單樁極限承載力指數(shù)曲線預(yù)測(cè)模型、基于遺傳算法的地基沉降泊松曲線預(yù)測(cè)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(duì)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(jì)方法；(4)在城門洞形斷面輸水隧洞的水力計(jì)算中，為避免傳統(tǒng)低效的經(jīng)驗(yàn)試算法、圖解法等方法，通過對(duì)城門洞形斷面輸水隧洞臨界流基本方程進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，其臨界水深計(jì)算問題可歸結(jié)為一非線性優(yōu)化問題，再運(yùn)用遺傳算法求解，從而為城門洞形斷面輸水隧洞的水力計(jì)算和類似復(fù)雜水力學(xué)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(yù)測(cè)、非線性模型參數(shù)估計(jì)以及優(yōu)化求解等多個(gè)研究問題中的應(yīng)用，結(jié)果表明遺傳算法可有效地解決或改善傳統(tǒng)方法計(jì)算過程