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Multiobjective optimization deals with mathematical optimization problems where two or more objective functions (cost functions) are to be optimized (maximized or minimized) simultaneously. In most cases of interest, the objective functions are in conflict, i.e., there does not exist a decision (design) vector (vector of optimization variables) at which every objective function takes on its optimal value. The solution of a multiobjective problem is commonly defined as a Pareto front, and any decision vector which maps to a point on the Pareto front is said to be Pareto optimal. We present an original derivation of an analytical expression for the steepest descent direction for multiobjective optimization for the case of two objectives. This leads to an algorithm which can be applied to obtain Pareto optimal points or, equivalently, points on the Pareto front when the problem is the minimization of two conflicting objectives. The method is in effect a generalization of the steepest descent algorithm for minimizing a single objective function. The steepest-descent multiobjective optimization algorithm is applied to obtain optimal well controls for two example problems where the two conflicting objectives are the maximization of the life-cycle (long-term) net-present-value (NPV) and the maximization of the short-term NPV. The results strongly suggest the multiobjective steepest-descent (MOSD) algorithm is more efficient than competing multiobjective optimization algorithms. 相似文献
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Yongjiang Shen Yang Yu Fei Ma Feilong Mi Zhengliang Xiang 《Environmental Earth Sciences》2017,76(16):586
Double-row stabilizing piles provide larger stabilizing force and lateral stiffness than the single ones. However, the loading shared by the front and rear pile is not the same with each other because of the shadow effects. A double-row long-short stabilizing pile system is verified in this paper. Physical model tests are used to investigate the influence of short rear pile on the earth pressures evolution in the stabilized soil. Numerical models are established and calibrated with the applied displacement–force curve and monitored earth pressure in the physical model test. The influence of the short rear stabilizing pile on the soil–pile interaction is further investigated based on the numerical model. The soil–pile relative displacement, total stabilizing force and bearing proportion of front and rear stabilizing pile are used to evaluate the soil–pile interaction. It is concluded that the total stabilizing force and bearing proportion of front and rear stabilizing pile are not significantly influence by the short rear stabilizing pile when the double-row piles are arranged in a line. When the double-row piles are arranged in a zigzag form, the total resistance provided by the double-row stabilizing piles decreases as the short rear piles are being used. 相似文献
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基于极限分析上限定理与土的抗剪强度折减系数概念,考虑土的强度分布的非均质性与各向异性, 建立了土坡的极限平衡状态方程,由此确定土坡的稳定安全系数及其相应的潜在破坏模式。对于在给定的荷载条件下不能满足抗滑稳定性要求的土坡,考虑采用阻滑桩加固方式,根据桩侧有效土压力的合理分布模式确定桩体与滑动面相交的截面上等效抗滑力和抗滑力矩,考虑土的强度非均质性与各向异性的条件,利用极限分析上限定理建立阻滑桩加固土坡的极限平衡状态方程,将桩侧土压力作为目标函数,运用数学规划方法确定极限平衡状态时的临界桩侧有效土压力。通过大量的变动参数对比计算,探讨了土的强度的非均质性与各向异性等因素对阻滑桩桩侧极限抗力及最优加固位置的影响。 相似文献
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阻滑桩加固土坡稳定性分析的上限解法 总被引：1，自引：0，他引：1
从极限分析机动学方法出发,利用土的抗剪强度折减系数概念,建立了土坡的极限平衡状态方程,由此确定土坡的临界稳定安全系数及其相应的潜在破坏模式.对于典型问题,通过与现有极限平衡解和有限元数值解的对比分析,验证了这种上限解法的合理性.进而对于在给定的荷载条件下不能满足抗滑稳定性要求的土坡,考虑采用阻滑桩加固方式,根据桩侧有效土压力的合理分布模式确定桩体与滑动面相交的截面上等效抗滑力和抗滑力矩,利用极限分析上限定理建立了阻滑桩加固土坡的极限平衡状态方程,将桩侧土压力作为目标函数,运用数学规划方法确定了极限平衡状态时的临界桩侧土压力,以此为土坡加固中阻滑桩设计提供依据.通过数值计算与分析探讨了阻滑桩加固位置的优化布置等问题. 相似文献
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双排抗滑桩是加固大型滑坡的常用工程措施之一,在实际工程设计计算中的关键环节在于简单且合理地确定作用于前后排桩上的滑坡推力。将抗滑桩受荷段前侧坡体视为水平向的温克勒（Winkler）地基,基于弹性地基梁模型,并充分考虑桩体受荷段与锚固段的变形连续性,通过迭代算法确定出后排抗滑桩受荷段前侧坡体抗力,进而可对排间坡体采用传递系数法计算出前排桩桩后滑坡推力,给出了相关的理论计算公式。通过室内模型试验验证了所提方法的合理性,并针对一大型基覆式滑坡实例,具体计算出了前后排桩上的设计滑坡推力荷载。所提计算方法可为实际工程的简化设计提供参考。 相似文献
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双排桩支护结构的变形与内力计算是其设计计算的重要内容之一。双排支护桩结构是由前排桩、后排桩及桩顶连系梁组成的空间门架式结构。在承受水平荷载时,后排桩向坑内发生挠曲变形,挤压桩间土体,同时桩间土体又对前排桩产生推力,使得前排桩向坑内发生挠曲变形,挤压前排桩桩前土体,以致该支护结构在传递水平荷载时,前后排桩及桩间土体之间存在非常复杂的相互作用。本文基于上述双排桩支护结构受力变形特性,将前、后排桩均视为竖向放置的弹性地基梁,以欧拉伯努利双层梁理论考虑前后排桩的相互作用,以水平向弹簧模拟桩间土相互作用,以朗肯土压力计算作用于后排桩的主动土压力,以弹性抗力法计算作用于前排桩基坑底面以下的被动土压力,以基坑底面为界人为将前、后排桩分为上下部分,并通过桩身各段的受力平衡建立前后排桩的挠曲变形控制微分方程,然后通过桩端约束及基坑坑底平面处的连续条件得到方程的解析解,给出了一种考虑桩桩相互作用以及桩土相互作用的双排桩支护结构计算方法。最后结合两个实例,将本文方法计算结果与实例结果进行对比分析,验证本文方法的可行性,以期为双排桩支护结构在工程中的设计计算提供借鉴。 相似文献
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抗滑桩加固边坡三维数值分析中的几个问题 总被引：2，自引：0，他引：2
就当前抗滑桩加固边坡三维数值分析中存在的几个问题,开展了有针对性的研究。利用考虑桩-土-边坡相互作用的强度折减有限元程序,结合典型边坡算例,深入探讨了抗滑桩-边坡体系的计算模型尺度、设桩位置、桩间距（S）与桩径（D）之比（S/D）、桩长与桩底接触模式等因素对边坡稳定安全系数及临界滑动面的影响,以及不同桩头约束下抗滑桩内力分布等。研究表明,单桩取半、单桩、双桩取半、双桩、单桩加双桩取半5种尺度计算模型所得边坡的安全系数并无差异,模型尺度为0.5S时的计算工作量最小;抗滑桩加固于边坡中部可获得最大的安全系数,坡顶或坡脚处安全系数略高于无桩状态,总体上其安全系数与设桩位置的变化曲线近似为一抛物曲线;边坡安全系数随S/D的增加而减小,其最优的比值宜为S/D =2～6,此时桩间存在土拱效应;均质土坡中抗滑桩锚固深度宜为2/5桩长;其结果可为抗滑桩工程设计及规范修订提供参考。 相似文献
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This paper presents a fuzzy set-based robust geotechnical design (RGD) methodology for the design of shield-driven tunnels. Here, uncertain geotechnical parameters required for analysis of tunnel performance (referred to herein as the structure safety and serviceability performance of tunnel cross section) are represented as fuzzy sets. Given fuzzy input parameters, the performance of a shield-driven tunnel will be uncertain, which is expressed in this study as a fuzzy factor of safety, according to the analysis of vertex method. Then, the fuzzy factor of safety for a given design is used to evaluate the failure probability and design robustness, which are, in turn, employed in the proposed RGD framework. Note that a design is considered robust if the performance of the shield-driven tunnel is insensitive to the variation of its uncertain geotechnical parameters. Within the RGD framework, each candidate design in the design space is analyzed for its safety state (in terms of failure probability), design robustness, and cost. The goal of the RGD of a shield-driven tunnel is to bring the safety state to an acceptable level, while maximizing the robustness and cost efficiency simultaneously. To this end, a multi-objective optimization is performed and a Pareto front is obtained, which provides a trade-off that may be used to select the most preferred design. Through an illustrative case, the effectiveness and significance of this new robust design methodology is demonstrated. 相似文献
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近年来,因门架式抗滑桩具有较高的能效比,可以更为经济地实现有效加固,因而在大型滑坡地质灾害的治理中被广泛使用。门架式抗滑桩的设计参数选取是实际工程中的难点,因此本文采用数值模拟的方法对其设计参数的选取进行了优化研究。首先,对门架式抗滑桩的加固机理进行了阐述,详细分析了桩土的耦合作用。然后,基于加固后边坡稳定性的变化以及潜在滑移面的形态演变,对桩的设计参数进行了优化分析。在此基础上考虑到门架式抗滑桩的显著特点是在联系梁作用下桩体结构的受力协调,本文重点量化分析了分级堆载情况下门架式抗滑桩体结构的受力协调性,特别是利用荷载分担比来量化分析前后排桩的受力协调性,根据其在不同设计参数下的变化规律,得出桩体最佳桩间距和桩排距范围分别是3D~5D和3D~4D(D为桩径);最后,建立了最佳桩体设计参数条件下桩顶位移与堆载之间关系的指数函数方程。这一研究将为门式抗滑桩的设计与变形控制提供理论依据。 相似文献
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近年来,因门架式抗滑桩具有较高的能效比,可以更为经济地实现有效加固,因而在大型滑坡地质灾害的治理中被广泛使用。门架式抗滑桩的设计参数选取是实际工程中的难点,因此本文采用数值模拟的方法对其设计参数的选取进行了优化研究。首先,对门架式抗滑桩的加固机理进行了阐述,详细分析了桩土的耦合作用。然后,基于加固后边坡稳定性的变化以及潜在滑移面的形态演变,对桩的设计参数进行了优化分析。在此基础上考虑到门架式抗滑桩的显著特点是在联系梁作用下桩体结构的受力协调,本文重点量化分析了分级堆载情况下门架式抗滑桩体结构的受力协调性,特别是利用荷载分担比来量化分析前后排桩的受力协调性,根据其在不同设计参数下的变化规律,得出桩体最佳桩间距和桩排距范围分别是3D~5D和3D~4D（D为桩径）;最后,建立了最佳桩体设计参数条件下桩顶位移与堆载之间关系的指数函数方程。这一研究将为门式抗滑桩的设计与变形控制提供理论依据。 相似文献
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为评价采用抗滑桩支护后的边坡稳定性,从设计和验算两个角度着手,基于Morgenstern-Price（M-P）法建立了抗滑桩支护边坡的分析模型,进而得到了抗滑桩下滑力和边坡安全系数的表达式;通过引入自适应遗传优化算法,建立边坡稳定性分析优化模型,搜索采用抗滑桩支护边坡的非圆弧最危险滑动面;从确定安全系数求抗滑桩所受下滑力和确定抗滑桩抗力求边坡最小安全系数两种情况出发,探讨了抗滑桩位置对边坡稳定性的影响。结果表明：该方法可搜索出更加符合实际情况的边坡非圆弧最危险滑动面,并且能够得到抗滑桩的下滑力或边坡的最小安全系数,相同条件下抗滑桩应设置在边坡中部较为适合,才能最大发挥抗滑桩的加固作用。 相似文献
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基于典型冲刷坑形态,通过改变冲刷深度来模拟不同局部冲刷作用,对典型的9桩群桩进行了冲刷前、后水平承载试验,对相同参数的单桩进行了平行对比试验,详细分析了荷载-位移特性、桩身弯矩分布、群桩效率系数以及荷载分担比的变化规律。结果表明,随着冲刷深度增加,单桩和9桩基础水平承载力均呈现减弱趋势,水平群桩效率系数逐渐增大,承台约束作用效应更加明显,桩身弯矩增大,最大弯矩点位置向桩端移动,前排桩荷载分担比增大,中、后排桩荷载分担比减小;前排角桩受冲刷深度和水平荷载影响最大,设计时需采取有效的加强措施。 相似文献
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对于厚层的含漂卵石的山前冲洪积土软弱地基,采用常规的CFG桩、水泥搅拌桩进行地基处理,存在成孔难,复合地基承载力偏低等问题。本文以桂平市某高层商住楼工程为例,介绍了高压旋喷桩复合地基的设计和加固效果检测,结果表明,采用潜孔钻机引孔+高压旋喷桩加固技术处理含漂卵石软弱地基,能有效地解决成孔难问题,也大大提高了地基承载力和成桩效率。 相似文献
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随着城市建设的发展,渣土边坡的数量和规模急剧增加,渣土边坡的防控研究受到了广泛关注。针对渣土边坡人工分层堆填建筑余渣土体参数的不确定性,采用预埋阻滑键加固渣土边坡的方式,提出了基于可靠度理论的阻滑键多目标优化设计方法。考虑不同阻滑键潜在组合对渣土边坡预估破坏损失的影响,将渣土边坡的预估破坏损失、稳定安全性和加固设计成本作为设计目标,通过多目标优化理论确定帕累托前沿并计算其关节点,获得预埋阻滑键加固边坡的最佳设计方案。以深圳市某渣土边坡为例,计算结果表明,将破坏概率作为衡量阻滑键加固渣土边坡效果指标时,应在渣土边坡前缘预埋两组尺寸长3 m、间距5 m的阻滑键加固边坡。采用上述阻滑键设计组合加固该渣土边坡时,可实现该边坡预估破坏损失、设计成本和稳定性达到最佳平衡。 相似文献
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抗滑桩与桥梁桩和普通侧向受荷桩结构设计的区别在于,抗滑桩容许"大位移"和"超配筋"。荷载结构计算法采用10mm为位移容许值,导致抗滑桩工程设计中不能充分发挥"大位移"的抗滑性能。本文结合钢筋混凝土受弯构件力学原理,引入抗滑桩裂缝控制准则,在荷载结构计算法的基础上,用裂纹控制准则替代桩顶水平位移容许值进行抗滑桩设计验算,可最大限度地挖掘抗滑桩的抗滑潜力;推导基于K法的抗滑桩设计验算方法的计算公式,阐述裂纹控制荷载结构法的原理、计算和设计流程;以十堰天水国家高速公路K593+850-K594+070滑坡治理工程为案列,分析了抗滑桩桩顶的水平位移组成和影响因素,并比较了传统设计法与本文阐述方法的优缺点。结果表明:桩顶水平位移主要由锚固段岩土体变形引起,位移由岩土体刚度决定,与桩体设计参数无关,优化桩体设计参数仅能限制由桩身弹塑性变形引起的桩顶水平位移。 相似文献
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Lasse Hjuler Christiansen Andrea Capolei John Bagterp Jørgensen 《Computational Geosciences》2017,21(3):411-426
The uncertainties related to long-term forecasts of oil prices impose significant financial risk on ventures of oil production. To minimize risk, oil companies are inclined to maximize profit over short-term horizons ranging from months to a few years. In contrast, conventional production optimization maximizes long-term profits over horizons that span more than a decade. To address this challenge, the oil literature has introduced short-term versus long-term optimization. Ideally, this problem is solved by a posteriori multi-objective optimization methods that generate an approximation to the Pareto front of optimal short-term and long-term trade-offs. However, such methods rely on a large number of reservoir simulations and scale poorly with the number of objectives subject to optimization. Consequently, the large-scale nature of production optimization severely limits applications to real-life scenarios. More practical alternatives include ad hoc hierarchical switching schemes. As a drawback, such methods lack robustness due to unclear convergence properties and do not naturally generalize to cases of more than two objectives. Also, as this paper shows, the hierarchical formulation may skew the balance between the objectives, leaving an unfulfilled potential to increase profits. To promote efficient and reliable short-term versus long-term optimization, this paper introduces a natural way to characterize desirable Pareto points and proposes a novel least squares (LS) method. Unlike hierarchical approaches, the method is guaranteed to converge to a Pareto optimal point. Also, the LS method is designed to properly balance multiple objectives, independently of Pareto front’s shape. As such, the method poses a practical alternative to a posteriori methods in situations where the frontier is intractable to generate. 相似文献
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在强震动力作用下,边坡常会产生较大的永久位移,且抗滑桩锚固段顶端前侧局部地层易进入塑性屈服状态,这在传统的悬臂式抗滑桩抗震设计计算中没有给予充分考虑。基于Nemark滑块位移法和极限分析原理,提出了考虑边坡设计安全系数和地震永久位移的作用于抗滑桩上设计滑坡推力的计算方法;同时,根据锚固段地层进入塑性屈服状态的情况提出把锚固段分为塑性区锚固段和弹性区锚固段分别计算,前者按极限地层反力法采用悬臂梁模型计算,后者按照弹性地基梁模型计算,在两者界面处需满足桩体内力和变形以及地层反力的连续条件。结合一土质边坡工程算例,给出了所提出的悬臂式抗滑桩抗震设计三段分析法的具体计算过程和结果,进一步表明所提出的方法具有技术合理性和经济性。 相似文献
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