差分进化算法在岩体爆炸振动模拟中的应用——DE-FLAC3D方法

"爆炸荷载作用下岩体振动特性的DE-FLAC3D数值模拟方法 (2009年)"，作者：苏国韶、张小飞、符兴义、陈光强，发表于《北京理工大学学报》2009年第29卷第6期。 这篇论文主要探讨了在爆炸荷载作用下，如何通过数值模拟方法精确地分析岩体振动特性。在岩体爆炸数值模拟中，爆炸荷载参数和岩体振动阻尼参数的确定一直是一个挑战。为了克服这个问题，研究者们引入了一种称为差分进化算法（Differential Evolution, DE）的优化技术，并将其结合到三维快速拉格朗日差分法（Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions, FLAC3D）的数值计算程序中，从而提出了一种名为DE-FLAC3D的数值模拟方法。 DE算法以其快速收敛性、易于实现和全局优化能力而被选中。在DE-FLAC3D方法中，研究人员首先设定爆炸荷载参数和岩体振动阻尼参数的随机初始值，然后将岩体质点振动速度随时间的变化作为计算目标。通过比较数值计算值与实际现场测量值之间的误差，即适应度函数，DE算法可以调整这些参数，实现它们的耦合模式的优化进化，以最小化误差。 此方法的应用实例是在龙滩水电站地下厂房的爆炸开挖振动试验中进行数值模拟。研究表明，DE-FLAC3D方法能够有效地识别计算参数，提高模拟结果的准确性，证明了这种方法在解决岩体爆炸效应数值模拟问题上的可行性。 关键词涉及到爆炸荷载、岩体振动、数值模拟、差分进化算法以及FLAC3D，这表明论文的重点在于利用DE算法优化FLAC3D程序，以更准确地模拟爆炸对岩体振动的影响，为岩土工程中的爆炸安全评估提供了新的工具和理论支持。 这篇论文贡献了一种创新的数值模拟技术，它解决了爆炸荷载下岩体振动模拟的参数确定难题，提升了模拟精度，对于地质灾害预防、地下工程建设等领域具有重要的实践意义。