基于改進生物地理學算法的均質土坡滑動面搜索研究

張新啟， 龔愛民， 徐興倩， 羅聰聰， 謝 非

（云南農業大學水利學院，昆明 650201）

邊坡安全系數的計算是評價其穩定性的基本依據，極限平衡分析方法仍是邊坡防治工程中獲取安全系數的主流方法. 其中，瑞典圓弧法具有簡單有效，易于編程的優點，被廣泛應用于滑面為圓弧形的土質邊坡滑動面分析［1］. 采用該方法計算邊坡安全系數，最關鍵的問題是如何從大量可行的計算滑動面中展開精準搜索，并最終確定可靠的邊坡臨界滑動面. 因此，邊坡臨界滑面搜索方法的優化研究對于邊坡穩定性分析及防治具有重要意義.

目前，主流數值計算軟件對圓弧滑面的搜索模塊均使用的區格法，如SLIDE、STABL、SLOPE/W（Geostudio）等. 該方法通過n×n點的正方形網格確定臨界滑面中心點的位置，計算不同區格點及其半徑增量，從而定位安全系數最小的圓弧面［2］. 區格法在邊坡圓弧滑動面搜索中應用廣泛，求解嚴格，但該方法搜索范圍廣、計算量大、受區格劃分精度影響不能保證其得到的破壞面就是全局最小值［3］. 因此，搜索空間存在多個局部最小點是定位邊坡臨界滑面研究的難點問題.

針對此問題，許多學者借助優化算法開展邊坡臨界滑面的定位研究. 國內外最常用的方法有遺傳算法［4-5］、模擬退火算法［6-7］、蟻群算法［8-9］、粒子群算法［10］、魚群算法［11］等，以上方法均有其各自的優勢，但同樣也存在些許不足. 例如：遺傳算法易于早熟陷入局部最優解，對新空間的探索能力有限；模擬退火算法全局搜索性能受初始值設置影響較大，收斂速度慢；……