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論文中文名稱:以粒子群演算法分析邊坡臨界滑動面 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Finding Critical Failure Surface Using Particle Swarm Optimization [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:98
出版年度:99
中文姓名:溫仁志
英文姓名:Jen-Chih Wen
研究生學號:97428068
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2010-07-19
論文頁數:71
指導教授中文名:陳偉堯
口試委員中文名:林主潔;張哲豪;楊元森
中文關鍵詞:邊坡穩定安全因數極限平衡法粒子群優化演算法
英文關鍵詞:Slope StabilityFactor of SafetySTABLLimit Equilibrium MethodParticle Swarm Optimization Algorithm
論文中文摘要:山坡地不當的濫墾與開發容易造成土壤結構的破壞,面臨豪雨或是颱風侵襲,都有可能造成邊坡滑動的情形,對於邊坡滑動之問題,土木工程領域大多使用極限平衡法(Limit Equilibrium Method, LEM)來演算安全因數,因為概念簡單、程式發展較完善且運算時間短,但程式分析時大多預先假設可能滑動面為圓弧形不見得符合地質因素,有鑑於此,本研究利用粒子群演算法(Particle Swarm Optimization Algorithm)優化的概念與邊坡穩定分析法結合,開發一套能夠提供使用者輸入邊坡參數的視窗化程式介面,程式能由PSO演算法適應函數的篩選將不合理滑動面排除並且利用修復機制修復,進行以非圓弧滑動面的搜尋方式來求取邊坡的臨界滑動面(critical failure surface)與安全因數,透過文獻案例探討比較,本研究利用統計測試的方法歸納出搜尋效果最佳的PSO參數組合,得出案例中的最小安全因數與所對應的臨界滑動面,並與美國普渡大學所開發的STABL程式分析結果比較,發現搜尋的結果優於以圓弧滑動面搜尋的STABL程式,得到了更小的安全因數,表示利用PSO演算法的確搜尋出比圓弧滑動面更有可能發生滑動的破壞面,因此對於邊坡穩定評估上有更保守與準確的分析,往後可供工程界參考使用。
論文英文摘要:Due to over-development and soil structure damages in the mountain areas, landslides happen frequently during torrential rainfall seasons. Limit Equilibrium Method (LEM) is a frequently used method for landslide studies in the field of civil engineering because of its maturity and simple concept. While analyzing by LEM methods, circular slip surface is suggested beforehand. However, according to the effect of geographical conditions, slip surface may not be circular. This study combines PSO notion and slope stability method to produce a Window Form program which allows users to input slope parameters. The program is able to eliminate unreasonable slip surface and recover it by using PSO method. It provides possibility to get critical failure surface by using non-circular slip surface searching. This study finds out the best PSO parameters values and critical failure surface of minimum safety factor by statistical tests. By comparing with the STABL program which was developed by Purdue University, smaller safety factor is acquired in this study. It indicates that PSO provides possibility to estimate slope stability with higher accuracy than STABL program as reference information for engineering.
論文目次:目錄
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機與目的 1
1.3研究架構及方法 2
第二章 文獻回顧 4
2.1邊坡破壞的形式 4
2.2邊坡穩定分析的方法 7
2.2.1 極限平衡法 8
2.2.2 切片法 10
2.2.3 一般切片法 11
2.2.4 Bishop簡化法 13
2.3 粒子群優化演算法 14
2.3.1 演算法概念 14
2.3.2 演算法基本運算原理 16
第三章 研究方法及開發程式 19
3.1邊坡模型描述 21
3.2 PSO演算法搜尋應用在邊坡 22
3.3 開發流程 23
3.4 程式介面與操作 25
第四章 合理滑動面的探討 28
4.1 安全因數為負值 28
4.2 合理滑動面的限制 30
4.2.1 設定合理滑動面約束條件 31
4.2.2 修復不合理滑動面 33
4.3 小結 35
第五章 理論值與文獻案例探討 36
5.1 案例1 36
5.2 案例2 43
5.2.1 與STABL及文獻結果之比較 44
5.2.2 起始滑動面的收斂探討 50
第六章 PSO參數影響探討 53
6.1 粒子初速度 53
6.2 學習因子 55
6.3 權重 60
第七章 結論與建議 65
7.1結論 65
7.2建議 67
參考文獻 68
論文參考文獻:參考文獻
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