三维稳定性分析考虑边坡的空间性能,实际上能够更加真实的反映边坡的实际状况,采用二维分析假定成平面应变问题往往和实际情况相差较大。边坡事故的发生,往往给人类造成巨大的经济损失和人员伤亡。自然灾害是滑坡的主要原因之一,除此之外在边坡工程或者基坑工程进行加固、开挖、支护等处理的过程中也往往会发生边坡或者基坑失稳而发生严重的事故,加固的边坡随着时间的流逝并不能一直保证其稳定性不变,后期也是需要有不定时的监测和作出合理的稳定性评价来保证其安全性。因此,对于复杂应力状态或者加固后的边坡的三维稳定性的研究也是势在必行的。本文基于边坡的三维应力场结合多种群遗传算法建立了一种复杂应力状态边坡三维稳定性分析的方法,并编制了相应的计算程序。具体方法如下:(1)以ABAQUS有限元分析软件为例,建立三维边坡数值分析模型,得到边坡的三维应力场。(2)以潜在滑移面的离散点构建染色体,通过导入的三维应力场按照矢量和法计算安全系数,并结合安全系数的计算构建适应度函数,为多种群遗传算法的进化提供适应度。(3)根据动态域的概念产生一组滑移面为初始种群,并确定滑移面的约束条件,设定遗传算法的基本运行参数,例如多种群遗传算法的各种参数和算子的定义。通过一系列的遗传操作,根据适应度值迭代进化,其中迭代的方式包括选择算子、交叉算子和变异算子来进一步控制和限制染色体,使其最终能够生成符合优化目的的三维滑移面和最小安全系数。最后,通过两个经典的三维边坡算例验证了该方法以及程序的合理性,并通过对兰州某地铁基坑支护和抗滑桩加固边坡的工程实例的分析,进一步验证了该方法对加固等复杂应力状态边坡的三维稳定性分析的适用性。本文方法的优越性体现在摈弃了三维极限平衡法在理论上种种的人为假定,克服了其搜索临界滑移面困难的问题,不需要假定滑移面形状,而是通过有限元法得到边坡或者基坑三维状态的应力场,然后结合智能算法进行滑移面的搜索。