دانشگاه آزاد اسلامی

واحد بین الملل جلفا

گروه عمران

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

رشته مهندسی عمران گرایش مکانیک خاک و پی

عنوان :

تحلیل پایداری شیروانی های خاکی و بهینه یابی سطح لغزش شیروانی ها با بهره گیری از الگوریتم بهینه یابی

استاد راهنما :

جناب آقای دکتر میکائیل یوسف زاده

پاییز 1393

 
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
چکیده مطالب
یکی از مهم­ترین و در عین حال مشکل­ترین موضوعات مکانیک خاک مسئله پایداری شیروانی­ها می باشد.  تحلیل پایداری شیروانی های خاکی به مقصود تعیین محتمل ترین فرآیند گسیختگی یا به تعبیری دیگر یافتن کمترین ضریب اطمینان، یکی از مسائل مهم مهندسی ژئوتکنیک می باشد. از بین روش های ذکر گردیده روشهای بهینه سازی الهام گرفته از طبیعت بیشترین بهره گیری را برای تعیین بحرانی ترین سطح لغزش داشته می باشد. در میان روشهای گوناگون بهینه یابی، روشی که بتواند سطح لغزش بحرانی را در زمان کوتاهتر و با حجم واکاوی کمتر پیدا نماید نسبت به روش های دیگر از برتری بیشتری برخوردار می باشد. یکی از روش های بهینه یابی جدید، روش جامعه پرندگان می باشد. در این پایان نامه جهت تحلیل شیروانی های خاکی از روش بیشاپ اصلاح شده و تلفیق آن با الگوریتم جامعه پرندگان که یکی از روش های بهینه یابی غیر کلاسیک و مدرن میباشد برای یافتن سطح لغزش بحرانی شیروانی های خاکی بهره گیری شده می باشد. در این پایان نامه روشی سریع جهت بهینه سازی سطح لغزش شیروانی های خاکی با کمک الگوریتم جامعه پرندگان و روش بیشاپ اصلاح شده ارائه می گردد.
واژه های کلیدی: پایداری شیروانی، بهینه یابی، سطح لغزش، بیشاپ، ضریب اطمینان
فهرست مطالب
فصل اول.. 1
1-1- مقدمه.. 2
1-2- اهداف پایان نامه.. 4
1-3- فصل بندی پایان نامه.. 5
فصل دوم.. 7
2-1- مقدمه.. 8
2-2- تعریف شیروانی خاکی.. 8
2-3- تحلیل شیروانی محدود.. 10
2-4- تحلیل شیروانی محدود با سطح لغزش دایره ای.. 11
2-4-1- روش توده برای تحلیل پایداری شیروانی با سطح لغزش دایرهای   11
2-4-2- تحلیل پایداری شیروانی با روش قطعه.. 17
2-4-3- روش بیشاب اصلاح شده.. 20
2-4-4- روش اصلاح شده بیشاب برای خاک های اشباع.. 23
فصل سوم.. 26
3-1- مقدمه.. 27
3-2- تاریخچه بهینه‌سازی.. 29
3-3- کاربردهای بهینه‌سازی در مهندسی.. 30
3-4- دسته‌بندی مسائل مهندسی.. 31
3-4-1- دسته‌بندی بر مبنای وجود قیدها.. 31
3-5- روشهای بهینه سازی الهام گرفته از طبیعت.. 43
3-5-1- مختصری بر الگوریتم ژنتیکی.. 44
3-5-2- مختصری بر الگوریتم جامعه پرندگان.. 47
3-6- نگاهی به روشهای مختلف بهره گیری شده برای بهینه یابی سطح لغزش شیروانیهای خاکی.. 49
3-6-1- اصول روشهای بهینه سازی در یافتن سطح لغزش بحرانی.. 49
3-6-2- روش ارائه شده توسط سلستیون و دونسن.. 49
3-6-3- متد ارائه شده توسط آریا و تاگیو در بهره گیری از روش ˝ گرادیان مزدوج˝. 51
3-6-4- روش ارائه شده توسط ناگیو در بهره گیری از روش سیمپلکس.. 51
3-6-5- متد ارائه شده توسط چن و شائودر بهره گیری از روش متریک متغیر   52
3-7- مزایای کاربرد روشهای بهینه سازی در تحلیل شیروانی ها.. 54
فصل چهارم.. 55
4-1-  مقدمه.. 56
4-2-تاریخچه الگوریتم جامعه پرندگان.. 57
4-3-  مطالعه رفتار پرندگان و ایده اولیه PSO.. 58
4-3-  الگوریتم PSO.. 58
4-4-  مزیتهای PSO در قیاس با سایر الگوریتمهای جستجو.. 63
4-5- کاربردهای PSO.. 64
4-6- آشنایی با برنامه PSOSLOPE. 65
4-7- مراحل اجرای برنامه PSOSLOPE. 67
فصل پنجم.. 71
5-1- مقدمه.. 72
5-2- تعیین پارامترهای تاثیر گذار در سرعت همگرائی الگوریتم PSO   73
5-3- حل چند مثال عملی و تعیین ضریب اطمینان حداقل سطح لغزش و مقایسه نتایج حاصل با نتایج پژوهش محققان دیگر.. 77
5-4- قابلیتها و مزایای الگوریتم جامعه پرندگان  و تلفیق آن با روش بیشاپ در جستجوی سطح لغزش بحرانی شیروانیهای خاکی.. 90
نتیجه گیری.. 91
پیشنهادات.. 92
منابع و ماخذ.. 93
 
 
 
 
 
فهرست جدول ها
جدول(2-1)موقعیت مرکز دایره پای شیروانی بحرانی.. 17
جدول (5-1) مقایسه نتایج تحلیل مثال 1 در پژوهش حاضر با دیگر محققان   80
جدول(5-2)نتایج تحلیل شیروانی مثال 3 با دیگر محققان.. 83
جدول(5-3)مشخصات مصالح شیروانی مثال5. 85
جدول(5-4)نتایج بهینه یابی الگوریتم PSO و نتایج دیگر محققان برای مثال 5  86
جدول(5-5)مشخصات مکانیکی مصالح شیروانی خلکی مثال 6. 87
جدول(5-6) نتایج تحلیل مثال 6 به همراه نتایج دیگر محققان.. 89
 
 
 
 
فهرست شکل ها
شکل(2-1)تحلیل پایداری شیروانی در خاک همگن با >0φ.. 12
شکل(2-2)نمودارهای عدد پایداری پیش روی زاویه شیب شیروانی.. 13
شکل(2-3)موقعیت مرکز دوایر بحرانی برای β>53˚ 15
شکل (2-4) موقعیت مرکز دایره پای شیروانی برای β<53˚ 16
شکل(2-5) موقعیت دوایره عمیق.. 17
شکل(2-6)الف تحلیل پایداری با بهره گیری از روش قطعه برای سطح لغزش آزمایشی   18
شکل(2-6)ب نیروهای موثر بر قطعه n. 19
شکل(2-7)روش بیشاپ اصلاح شده.(الف)نیروی موثر بر قطعه n ،(ب) چند ضلعی نیروها.. 22
شکل(2-8) مقدارmα(n)  بر حسب (tanφ)/Fs و nα. 23
شکل(2-9)الف تحلیل شیروانی خاکی به روش بیشاپ به همراه نشت همیشگی آب   24
شکل(2-9)ب  نیروهای موثر بر قطعه n ام در روش بیشاپ به همراه نشت همیشگی   25
شکل(3-1) باز تاب بدترین راٌس سیمپلکس.. 33
شکل(3-2) نمایی از تابع جبری.. 39
شکل(3-3) فضای طراحی مربوط به مسئله طراحی ستون به صورت نامقید.. 40
شکل(3-4) چگونگی جابجایی گره ها در یافتن سطح لغزش بهینه در روش دانکن و سلستینو.. 50
شکل(4-1) چگونگی تاثیر روابط PSO بر حرکت ذره.. 60
شکل(4-3) مشخصات هندسی دایره لغزش در برنامه PSOSLOPE. 66
شکل(4-4) چگونگی وارد کردن ورودیهای برنامه PSOSLOPE. 66
شکل(4-5) خروجی نتایج برنامه PSOSLOPE. 67
شکل (5-1.الف)شیروانی با مشخصات هندسی.. 73
شکل(5-1.ب) نمودار نسبت w (تابع وزن اینرسی) به تعدادتکرار الگوریتمPSO   74
شکل (5-2) الف نمودار تاثیر c1,c2 عوامل یادگیری پیش روی تعداد تکرار تحلیل شیروانی.. 75
شکل (5-2)ب نمودار تاثیر c1,c2 عوامل یادگیری پیش روی ضریب اطمینان   75
شکل(5-3)الف نمودار تاثیر تعداد ذرات پیش روی زمان کل بهینهیابی   76
شکل(5-3)ب نمودار تاثیر تعداد ذرات به مقدار Fs. 76
شکل(5-4)تعیین محدوده متغییرهای دایره لغزش در شیروانی خاکی.. 77
شکل (5-5) شیروانی خاکی با شیب ملایم 5/1 :1. 78
شکل(5-6)الف نسبت تکرار طریقه حل به ضریب اطمینانFs. 78
شکل (5-6)ب نمایی از دوایر لغزش آزمایشی.. 79
شکل(5-7)موقعیت دایره لغزش در مثال 1. 79
جدول (5-1) مقایسه نتایج تحلیل مثال 1 در پژوهش حاضر با دیگر محققان   80
شکل(5-8) مقایسه مختصات محل لغزش در روش الگوریتم GA با پژوهش حاضر   80
شکل(5-9.الف)موقعیت دایره لغزش در مثال 2. 81
شکل(5-10.ب) نمودار تعداد تکرار الگوریتم نسبت به ضریب اطمینان Fs برای مثال 2. 81
شکل(5-11) مشخصات شیروانی همگن مثال 3. 82
شکل(5-12) سرعت همگرایی الگوریتم PSO برای مثال 3. 82
شکل(5-13)موقعیت دایره لغزش در مثال 3. 83
شکل(5-14) مقایسه مشخصات هندسی دایره لغزش در دو الگوریتم GA و PSO   84
شکل(5-15) تاثیر نشت آب بر موقعیت دایره لغزش و ضریب اطمینانFs. 84
شکل(5-16) مشخصات هندسی شیروانی مثال 5. 85
شکل (5-17) مشخصات هندسی سطح لغزش بحرانی با بهره گیری از الگوریتم PSO   86
شکل(5-18)نمودار تکرار الگوریتم نسبت به ضریب اطمینان Fs. 87
شکل(5-19)مشخصات هندسی شیروانی خاکی مثال 6. 88
شکل(5-20) نمایش سرعت همگرایی الگوریتمPSO برای مثال 6. 88
شکل(5-21)مشخصات هندسی سطح لغزش شیروانی خاکی مثال 6. 89
شکل(5-22)مشخصات هندسی دایره لغزش در مثال 6 جهت مقایسه دو روش PSO و GA  90
 
 
 
 
 
 

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه کارشناسی ارشد رشته عمران : بررسی اندر کنش سد و مخزن

فصل اول

کلیات
 

1-1- مقدمه

تحلیل پایداری شیروانی های خاکی به مقصود تعیین محتمل ترین فرآیند گسیختگی یا به تعبیری دیگر یافتن کمترین ضریب اطمینان، یکی از مسائل مهم مهندسی ژئوتکنیک می باشد.روشهایی که توسط محققین برای یافتن سطح لغزش بکار گرفته میشود را می توان به دسته کلی تقسیم نمود. که این سه دسته عبارتند از:
(الف) روش عددی حساب تغییرات   (ب) روش توده خاکی     (ج) روش بهینه سازی الهام گرفته از .
از بین روش های ذکر گردیده روشهای بهینه سازی الهام گرفته از طبیعت بیشترین بهره گیری را برای تعیین بحرانی ترین سطح لغزش داشته می باشد. بهینه سازی سطح لغزش شیروانی ها از مسائل بهینه سازی بدون قید بوده که امروزه این روش ها گستره خوبی داشته اند، هرچند که هنوز امکان زیادی برای گسترش آنها هست.
در میان روشهای گوناگون بهینه یابی، روشی که بتواند سطح لغزش بحرانی را در زمان کوتاهتر و با حجم واکاوی کمتر پیدا نماید نسبت به روش های دیگر از برتری بیشتری برخوردار می باشد. پس با جمع آوری، مقایسه و تحلیل نتایج بدست آمده از روش های گوناگون بهینه یابی، میتوان روش مناسب جهت تحلیل مسائل مهندسی را انتخاب و پیشنهاد نمود. با تحقیقات و مطالعه حتی انجام شده نسبت به الگوریتم های بهینه یابی مختلف جهت تحلیل شیروانی های خاکی،در پژوهش فوق نتیجه زیر حاصل شده می باشد که: جهت یافتن سطح لغزش در شیروانی های خاکی بهره گیری از الگوریتم جامعه پرندگان به دلایلی که در زیر ذکر میشود مناسب میباشد.
یکی از روش های بهینه یابی جدید، روش جامعه  می باشد که مزایای روش فوق نسبت به سایر روش ها به این تبیین می باشد:
1-دارای مکانیزم آسان جهت بهره گیری از کامپیوتر
2-مطالعه روابط ریاضی ساده
3-بهره گیری از خود تابع هدف به جای بهره گیری از مشتقات آن بر خلاف دیگر روش ها
4- سرعت بالای همگرایی به جواب این الگوریتم تصریح نمود.
با در نظر داشتن  اهمیت تعیین سطح لغزش بحرانی شیروانی ها،در این پژوهش کوشش می گردد با تحلیل شیروانی ها به روش بی شاپ اصلاح شده و تلفیق آن با الگوریتم جامعه پرندگان و انتخاب مناسب متغییرهای پایداری شیروانی راه حل مناسبی جهت کاهش اندازه واکاوی و همگرایی سریعتر الگوریتم ارائه گردد. روش های بهینه یابی که تا کنون مورد بهره گیری بوده می باشد دارای محدودیت ها و معضلات خاص خود میباشند، به عنوان مثال آریا و ، با بهره گیری از روش گرادیان مزدوج سطح لغزش غیر دایره ای بحرانی در شیروانی ها را تعیین کرده اند. در این روش نیاز به مشتق مرتبه اول تابع ضریب اطمینان میباشد که در بعضی مسائل از پیچیدگی بالایی برخوردار میباشد.  نیز از روش سیمپلکس برای یافتن سطح گسیختگی بهره گیری نموده می باشد که در این روش احتمال درگیر شدن در بهینه محلی زیاد میباشد. در سالهای اخیر ملکاوی برای بهینه یابی سطح لغزش از روش مونت کارلو بهره گیری نموده اند که با در نظر داشتن مفاهیم روش بهینه یابی مونت کارلو، استفده از این روش جهت مدل سازی برای بهره گیری از کامپیوتر مشکل و وقت گیر می باشد.کومبی و همکارانش و محمد حسین باقری پور و احسان شاهسوندی  از الگوریتم ژنتیک برای یافتن سطح لغزش شیروانی های خاکی بهره گیری نموده اند، که با در نظر داشتن مفاهیم روش بهینه یابی الگوریتم ژنتیک و سرعت همگرایی این روش نسبت به روش بهینه یاب جامعه پرندگان مشکل تر و وقت گیرتر می باشد.چنگ و همکارانش از الگوریتم پرندگان جهت یافتن سطح لغزش غیر دایروی در شیروانی های خاکی بهره گیری  کرده اند. شویی لی از الگوریتم جامعه پرندگان جهت بهینه یابی پایداری سد آش بهره گیری کرده می باشد. از الگوریتم جامعه پرندگان در بهینه یابی مسائل دیگر مهندسی نیز بهره گیری شده می باشد مانند پرز و بهدینان از الگوریتم جامعه پرندگان برای بهینه یابی مقاومت میله های مرکب بهره گیری نموده می باشد. لی و همکاران برای بهینه یابی سازه هایی با اتصالات پینی از الگوریتم جامعه پرندگان بهره گیری نموده اند.یانگ و همکاران از الگوریتم اصلاح شده جامعه پرندگان برای انطباق مسائل دینامیکی بهره گیری نموده اند.
تعداد صفحه : 113
قیمت : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

دسته‌ها: عمران