复杂边坡稳定性评估的人工智能分析方法研究

发布时间：2017-05-01 01:07

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【摘要】：每年在公路、铁路等工程建设中将开挖大量的边坡，边坡的稳定是工程建设能否顺利按期完成的重要影响因素。在自然条件下的边坡的稳定性是由它的地质条件和力学性质来决定的；经过人为作用后而形成的边坡一般被叫做人工边坡，这种边坡稳定与否主要受到土性质和地下水的存在情况等条件控制。由此可知边坡稳定性的影响因素较多，且其中一些因素难以用准确的数字来表达因而具有模糊性。而对于边坡的治理要求施工过程安全、工程经济、美观。目前，学者提出了很多的边坡治理方案，很多治理方案在实际工程中得到应用，也取得了显著的效果，但其中不乏一些失败的案例。 许多学者在边坡稳定性评价问题上做了大量的研究，提出了很多评价方法，这些方法大多自身具有一定的局限性，有些不能准确描述边坡的模糊性，有些在计算中存在不足。总之，准确评价边坡的稳定性是边坡治理方案决策的前提，而治理方案的决策是关系到边坡治理成功与否的关键因素。因此本文对上述两个方面的问题进行研究，主要做了以下工作： ①简明扼要的阐述了边坡稳定性和边坡治理方案决策的国内外研究现状，分析了已有方法中存在的不足。 ②介绍边坡工程中的理论，，影响边坡稳定性的因素,系统研究了一些边坡稳定性的评价方法。 ③阐述了边坡工程地质模型构架、边坡安全稳定的数学力学模型和边坡演化的分岔模型。 ④边坡稳定性的人工智能算法研究，给出一种基于遗传算法的FCM聚类分析在边坡稳定性评价中的应用，该方法具有明显的优点。结合开发的系统进行实例分析。 ⑤引入软集合理论和模糊软集合理论，结合这两种理论给出一种边坡治理方案决策的方法。最后结合工程实例运用这种决策方法进行分析。
【关键词】：边坡稳定性 遗传算法 模糊 软集合 决策
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U213.13;U416.14
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.2.1 边坡稳定性分析方法国内外研究现状10
• 1.2.2 边坡治理决策方法国内外研究现状10-11
• 1.3 论文的研究内容11-12
• 第二章 边坡工程理论与稳定性分析方法12-27
• 2.1 边坡工程理论12-14
• 2.1.1 边坡工程中的岩体结构控制理论12
• 2.1.2 边坡工程中的分形理论12-13
• 2.1.3 边坡工程中的 3S 理论13
• 2.1.4 边坡工程中的可靠性分析理论13-14
• 2.2 边坡稳定性影响因素14-15
• 2.2.1 结构面在边坡破坏中的作用14
• 2.2.2 边坡外形改变对边坡稳定性的影响14-15
• 2.2.3 岩土体力学性质的改变对边坡稳定性的影响15
• 2.2.4 各种外力直接作用对边坡稳定性的影响15
• 2.3 边坡稳定性分析方法15-26
• 2.3.1 瑞典圆弧法16-17
• 2.3.2 毕肖普条分法17-19
• 2.3.3 边坡稳定性评价的人工神经网络 BP 模型19
• 2.3.4 边坡稳定性分析的有限单元法（FEM）19-22
• 2.3.5 边坡稳定性分析的快速拉格朗日法（FLAC 法）22-24
• 2.3.6 边坡稳定性评价的模糊分析法24-25
• 2.3.7 工程地质类比法25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 边坡工程模型27-34
• 3.1 边坡工程地质模型构架27-28
• 3.2 边坡安全稳定的数学力学模型28-29
• 3.3 边坡演化的分岔模型29-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 边坡稳定性评价智能方法34-64
• 4.1 遗传算法34-45
• 4.1.1 遗传算法常用术语35
• 4.1.2 遗传算法的基本流程35-37
• 4.1.3 遗传编码37-39
• 4.1.4 适应函数39-40
• 4.1.5 遗传算子40-44
• 4.1.6 群体设定44
• 4.1.7 初始化群体44
• 4.1.8 终止循环条件44-45
• 4.1.9 控制参数和选择45
• 4.2 模糊集合理论45-50
• 4.2.1 模糊子集的定义及其表示45-46
• 4.2.2 模糊子集的运算46-47
• 4.2.3 分解定理47
• 4.2.4 扩张原理47-48
• 4.2.5 模糊矩阵48-49
• 4.2.6 模糊关系49-50
• 4.3 聚类分析50-53
• 4.3.1 FCM 聚类分析50-51
• 4.3.2 基于遗传算法的 FCM 聚类51-52
• 4.3.3 分类清晰化52-53
• 4.4 模式识别53
• 4.5 稳定性的 BP 算法及智能分析系统53-63
• 4.5.1 边坡稳定性的 BP 算法54-58
• 4.5.2 边坡稳定性智能分析模型介绍58
• 4.5.3 边坡稳定性智能分析系统58-59
• 4.5.4 系统操作说明及应用59-63
• 4.6 本章小结63-64
• 第五章 边坡治理决策64-74
• 5.1 软集理论64-67
• 5.1.1 软集合的基本概念65-66
• 5.1.2 模糊软集合的基本概念66-67
• 5.2 基于模糊软集合的边坡治理方案决策方法67-70
• 5.2.1 问题描述67-68
• 5.2.2 决策过程68-70
• 5.3 工程应用70-73
• 5.3.1 工程项目概况70
• 5.3.2 实例分析70-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第六章 结论与展望74-76
• 6.1 本文结论74-75
• 6.2 研究展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-80
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 谢涛,蒋泽中;边坡系统稳定性多模型综合评价[J];四川建筑科学研究;2004年02期

2 欧阳,成卫,韩逢庆;基于遗传算法的模糊c-均值聚类算法[J];重庆大学学报(自然科学版);2004年06期

3 尤天慧;李铭洋;樊治平;曹兵兵;;基于软集理论的考虑评价指标集有差异的政府采购评标方法[J];系统工程;2012年12期

4 房秀;申

本文编号：337937