混沌扰动启发式蚁群算法及其在边坡非圆弧临界滑动面搜索中的应用1
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第 ２３卷 第 ２０期
２００４年 ｌ０月
岩石力学与工程学报
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＲｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２３（２０）：３４５０￣３４５３
Ｄｃｔ．，２００４
混沌扰动启发式蚁群算法及其在边坡非圆弧
临界滑动面搜索 中的应用宰
陈昌富 · 龚晓 南
（‘湖南大学岩土工程研究所 长沙 ４ １００８２） （ 浙江大学岩土工程研究所 杭 州 ３ １００２７）
摘要 通过 引入混沌扰 动算子 增加解的多样性 和提高全局 寻优 能力 ，另外通 过构造蚂蚁 的启发式搜 索方式提 高对
局 部最优解 的搜索 能力，从而有效地 克服 了基本蚁群算法 容易出现停滞和搜索 效率低的缺 陷。还利用 Ｓｐｅｎｃｅｒ法
和 Ｊａｎｂｕ 法，探讨 了所提 出的具有混沌扰动 算子启发式蚁群算法在 边坡稳定性 分析 中的应用 。实例计算 和对 比分
析结果表 明，该法 有效而又可靠 。
关键词 岩土工程 ，混沌算子 ，蚁 群算法 ，边坡 ，启发式算法 ，Ｓｐｅｎｃｅｒ法
分类号 ＴＵ ４７３．２，ＴＰ ３０１．６ 文献标识码 Ａ 文章 编号 １０００．６９１５（２００４）２０·３４５０－０４
ＨＥＵＲＩＳＴＩＣ ＡＮＴ ＣｏＬｏＮＹ ＡＬＧｏＲＩＴＨＭ ＩＮＶｏＬＶＩＮＧ ＣＨＡｏＳ
ｏＰＥＲＡＴＯＲ ＡＮＤ ＩＴＳ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩｏＮ Ｔｏ ＳＥＡＲＣＨ ＦｏＲ ＣＲＩＴＩＣＡＬ
ＳＬＩＰ ＳＵＲＦＡＣＥ ｏＦ ＳＬｏＰＥ
Ｃｈｅｎ Ｃｈａｎｇｆｕ ·２ Ｇｏｎｇ Ｘｉａｏｎａｎ
（￣Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８２ Ｃｈｉｎａ）
（２１ｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈ￣ｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３ １ ００２７ Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｃｈａｏｓ ｏｐｅｒａｔｏｒ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ａｎｔ ｃｏｌｏｎｙ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ
ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｆｉｎｄ ｇｌｏｂａｌ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ， ａｎｄ ｔｈｅ ｈｅｕｒｉｓｔｉｃ ｓｅａｒｃｈ ｐａ￣ｅｒｎ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｏ
ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｅｆｆｉ ｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｌｏｃａｌ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｔｈｕｓ， ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ｏｆ ｓｔａｇｎａｔｉｏｎ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ
ｂａｓ ｉｃ ａｎｔ ｃｏｌｏｎｙ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ａｖｏｉｄｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅａｒｃｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ
ｈｅｕｒｉｓｔｉｃ ａｎ ｔ ｃｏｌｏｎｙ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ ｃｈａｏｓ ｏｐｅｒａｔｏｒ ｔｏ ｔｈｅ ａｎ ａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｌｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ
Ｓｐｅｎｃｅｆｓ ｓｌｉｃｅ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｊａｎｂｕ Ｓ ｓｌｉｃｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ａ ｃａｓ ｅ ｓｔｕｄｙ ｉｓ ｇｉｖｅｎ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍ ｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｎ ｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｃｈａｏｓ ｏｐｅｒａｔｏｒ，ａｎｔ ｃｏｌｏｎｙ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｓｌｏｐｅ，ｈｅｕｒｉｓｔｉｃ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ，Ｓｐｅｎｃｅｒ Ｓ
ｍｅｔｈｏｄ
引 口
蚁群算法（ａｎｔ ｃｏｌｏｎｙ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ＡＣＡ）是近年来
基于蚁 群觅食 过程而 发展起来 的一种 新型演化算
法 ，由意大利学者 Ｍ．Ｄｏｒｉｇｏ等人提 出，他们称之
为蚁群系统Ｂｌ（Ａｎｔ Ｃｏｌｏｎｙ Ｓｙｓｔｅｍ，ＡＣＳ）。蚁群算法
目前 多用 于求 解 诸如 旅 行商 （ＴＳＰ）等 组 合优 化 问
～
，
也有尝试解决连续变量优化 问 ，并取得
了成功。研究结果表口月【 】，基本蚁群算法虽然具
２００３年 ４月 ２５日收到初稿 ，２００３年 ６月 ３０日收到修 改稿。
‘湖 南 省科 技 攻 关项 目（０２ＧＫＹ３０２４）和 湖 南大 学 引进人 才基 金 （５２ｌｌ０ｌ３６３）资助课 题 。
作者 陈昌富 简介：男，４ｌ岁，博士，１９８５年毕业于中南工业大学地质工程专业，现任湖南大学教授、浙江大学岩土工程研究所在站博士后 ，主要
从事边坡与基坑工程 、地基处理等方面的教学和研究工作 。Ｅ－ｍａｉｈ ｃｆｃｈｅｎ＠ １６３．ｃｏｒｎ。
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