第 卷 第 期
年 月
人 民 长 江
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收稿日期:
基金项目:国家自然科学基金项目()
作者简介:贾陆锋,男,硕士研究生,研究方向为地下与岩土工程。 :
通讯作者:贾善坡,男,教授,博士,研究方向为油气岩石力学与工程。 :
文章编号: ()
基于单纯形 模拟退火算法的岩土力学参数反演
贾 陆 锋
,龚 俊
,贾 善 坡
,
( 长江大学 城市建设学院,湖北 荆州 ; 中国一冶集团有限公司,湖北 武汉 ; 东北石
油大学 非常规油气研究院,黑龙江 大庆 )
摘要:为解决传统方法应用于岩土工程反分析问题时效率低、计算量大的缺点,将单纯形算法和模拟退火算法
直接结合为一种混合优化算法。 以测点实测值和计算值的误差建立精确罚函数模型,将有限元程序
作为一个单独模块嵌入到优化算法程序中,编制了有限元优化反分析程序。 结合工程实例应用了该优化算
法,并在工程数值模型中采用开发的材料模型子程序,提高了反演参数精度。 计算结果表明,该方法是可行
的,与传统方法相比搜索效率显著提高,可以用于岩土工程的参数反演分析。
关 键 词:岩土参数反演; 单纯形 模拟退火算法; ; 有限元
中图法分类号: 文献标志码: DOI:
近年来随着计算机技术的飞速发展和各种数值
计算方法的广泛应用运用数值方法研究岩土工程实
际问题已成为常态 为了使数值计算结果更加准确
客观实用计算参数的选取尤为重要但因为岩土介
质的复杂性在实际中如何选取计算参数值就成为了
一个难题 目前确定岩土参数的途径主要有试验法和
反演分析法 由于室内试验或现场原位试验确定的相
应岩土力学参数都与实际结果有着较大的偏差因此
得到的数值计算结果存在一定的误差这在一定程度
上也限制了数值方法在实际工程中的应用 而基于实
测信息的反演分析方法则为岩土力学参数的获取提供
了新的途径且表现出了独特的优势
由于岩体
结构在开挖或变形过程中位移是最容易测定的利用
现场位移量测信息反演岩土力学参数的位移反分析法
在岩土工程中的应用较为普遍
位移反分析法是将参数反演问题转化为目标函数
寻优问题但是目标函数是一个很复杂的非线性多峰
函数传统优化方法存在着优化结果依赖于初值选择
容易陷入局部极值等不足采用全局优化算法成为较
理想的选择 一些学者将遗传算法粒子群算法等智
能优化算法应用到岩土参数的反演计算中取得了较
为理想的结果但是存在着计算量大收敛速度慢以及
计算时间长等不足而且这些方法也并没有真正将有
限元程序嵌入到相应优化算法中
一些学者将自
己开发的有限元程序嵌入到优化算法中编写了优化
反分析程序但自编的有限元程序其功能不如大型商
业有限元软件优越所以也在一定程度上限制了反演
分析的功能对复杂本构模型以及多场耦合参数的反
演往往无法实现
还有一些学者将节理岩体视
为横观各向同性介质对岩土参数进行反演忽略了节
理面的影响反演结果与实际存在着较大误差
本文将单纯形算法和模拟退火算法相结合组成混
合算 法 并 基 于 该 算 法 编 写 优 化 反 分 析 程 序 将
作为一个单独模块嵌入到优化算法程序中
实现 和 的联合反演加快优化算法
的收 敛 速 度 减 少 反 演 计 算 的 迭 代 次 数 基 于
自带的节理材料模型编写了节理岩体各向
异性弹塑性本构模型子程序 并应用到实际
万方数据