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摘要:以川滇交界处某边坡为依托,借助模糊理论分析评价边坡稳定性,并对比推力系数法和赤平投影分析方法来确定其可行性。
关键词:边坡;稳定性;模糊理论
1.前言
随着人类工程活动的日益扩展,特别是山区工程项目的兴建,边坡开挖越来越多,规模越来越大,随之而来的边坡稳定问题尤显突出。边坡稳定性评价与工程建设息息相关,影响边坡工程稳定性因素有很多,具体可分为内在因素和外在因素进行分析。内在因素主要包括边坡岩体的地层、组成边坡岩体的岩性等;外部因素包括形态改造、气候变化、人为因素等等。目前岩质边坡稳定性评价以数值计算和赤平投影为主。此文将运用模糊理论对某边坡的稳定性进行分析评价。
2.基本原理
模糊数学是研究和处理模糊性现象(或概念)的数学方法,而不是把数学变成模模糊糊的东西,它所要处理事物的概念本身是模糊的,即一个对象是否符合这个概念难以确定,我们称这种不确定性为模糊性。
模糊数学在模糊集合、模糊逻辑的基础上发展起来的模糊拓扑、模糊测度论等数学领域的统称。是研究现实世界中许多界限不分明甚至是很模糊的问题的数学工具,它将事物的各影响因素综合考虑,以模糊集理论来划定归属区间。模糊数学广泛用于生产生活各个方面。模糊数学将各影响因素分别划分不同的指标和权重,运用数学理论对事物进行模糊评价,确定其隶属函数,构建模糊判断矩阵,将定性因子转化为定量因子进行运算,得出所需的结论。
其评判的一般步骤如下:
1.确定因素集U={u1,u2,…un},即被评判的对象的品质是由哪些因素决定的;
2.确定评判集V={v1,v2,…vm},为诸因素的m种评判所构成的评判集(或评语集、评价集);
3.求出评判矩阵R=(rij)nxm,R可以看为集合U到集合V的模糊关系。即对每个因素ui根据评判集作一个评判(ri1,ri2,…rim),rij∈[0,1]i=1,2,…n,从而确定出评价矩阵R=(rij)nxm,并且称(U,V,R)为模糊综合评判模型,U、V、R称为该模型的三要素。
4.综合评判:对于权重A=(a1,a2,…an)∈F(U),用模型M(∧,∨)取大一取小合成运算,可以得到综合评判
1.工程地质概况
本文选取川滇交界处某边坡为研究对象。场地属低中山侵蚀沟谷斜坡地貌,边坡长23m,坡向280°,边坡高8~19m,坡角35°~68°,坡面凹凸不平。主要存在四组结构面,J1(207°∠30°),J2(160°∠76°),J3(283°∠57°),J4(90°∠20°),结构面结合程度一般,岩体完整。场地南侧有一逆断层,出露地表,内有泉水涌出。边坡以强~中风化角闪石正长岩为主,上覆第四系全新统杂填土,厚约0.5~0.8m。
2.实例应用
现选取影响边坡稳定性的主要5个因素:①岩体的结构类型与完整性;②结构面的结合程度;③结构面产状;④地下水;⑤岩石强度。
根据上述地质背景对各影响因素的权重取值,构建因子集:
①岩体的结构类型与完整性u1=0.30;②结构面的结合程度u2=0.20;③结构面产状u3=0.15;④水文地质条件u4=0.15;⑤岩石强度u5=0.20;。
构建评价集:
V=(C1,C2,C3,C4)=(稳定,欠稳定,稳定性较差,稳定性很差)=(0.4,0.3,0.2,0.1)T
根据专家经验法对每个因子进行打分,构建权重集:
R1=(0.1,0.2,0.5,0.2);R2=(0.2,0.2,0.2,0.4);R3=(0.2,0.1,0.5,0.2);
R4=(0.1,0.4,0.4,0.1);R5=(0.1,0.3,0.3,0.3)。
以 为 行构成评价矩阵:
运用模糊数学评判。进行矩阵合成运算:
B=(0.135 0.235 0.385 0.245)
取最大数值作评判结果,为“稳定性较差”。
根据持平投影:
J1倾向与边坡倾向大角度相交,结构面倾角小于坡角,为基本稳定结构;J2倾向与坡向呈反向大角度相交,结构面倾角大于坡角,为基本稳定结构;J3倾向与坡向基本一致,为不稳定结构;J4倾向与坡向呈反向,为稳定结构。四组节理相互切割后,岩体被节理切割成块状体,容易产生掉块。与上述分析基本吻合。
根据推力系数法计算,此边坡的稳定系数为K=0.973,与上述分析吻合。
5.总结归纳
本文以工程实例为依托,借助模糊数学理论对岩质边坡的稳定性进行分析评价,并与传统的岩质边坡分析中的赤平投影法和推力系数法作对比分析,从各个不同的角度去验证了其可行性。在工程实践中,有着一定的应用价值。
参考文献:
[1]牛航空,模糊数学在地质灾害风险分析中的应用[J].山西建筑,2009
[2]朱志广,唐斌.模糊数学和人工神经网络在滑坡评价中的应用 [J].内江科技,2012
[3]陈情来.模糊综合评判地质灾害的危险性[J].油气储运,2000
[4]Zadeh,Fuzzy Set s。Information and Control,1965,8:338~353
[5]吴丛忻等,模糊分析学基础。北京:国防工业出版社,1991
关键词:边坡;稳定性;模糊理论
1.前言
随着人类工程活动的日益扩展,特别是山区工程项目的兴建,边坡开挖越来越多,规模越来越大,随之而来的边坡稳定问题尤显突出。边坡稳定性评价与工程建设息息相关,影响边坡工程稳定性因素有很多,具体可分为内在因素和外在因素进行分析。内在因素主要包括边坡岩体的地层、组成边坡岩体的岩性等;外部因素包括形态改造、气候变化、人为因素等等。目前岩质边坡稳定性评价以数值计算和赤平投影为主。此文将运用模糊理论对某边坡的稳定性进行分析评价。
2.基本原理
模糊数学是研究和处理模糊性现象(或概念)的数学方法,而不是把数学变成模模糊糊的东西,它所要处理事物的概念本身是模糊的,即一个对象是否符合这个概念难以确定,我们称这种不确定性为模糊性。
模糊数学在模糊集合、模糊逻辑的基础上发展起来的模糊拓扑、模糊测度论等数学领域的统称。是研究现实世界中许多界限不分明甚至是很模糊的问题的数学工具,它将事物的各影响因素综合考虑,以模糊集理论来划定归属区间。模糊数学广泛用于生产生活各个方面。模糊数学将各影响因素分别划分不同的指标和权重,运用数学理论对事物进行模糊评价,确定其隶属函数,构建模糊判断矩阵,将定性因子转化为定量因子进行运算,得出所需的结论。
其评判的一般步骤如下:
1.确定因素集U={u1,u2,…un},即被评判的对象的品质是由哪些因素决定的;
2.确定评判集V={v1,v2,…vm},为诸因素的m种评判所构成的评判集(或评语集、评价集);
3.求出评判矩阵R=(rij)nxm,R可以看为集合U到集合V的模糊关系。即对每个因素ui根据评判集作一个评判(ri1,ri2,…rim),rij∈[0,1]i=1,2,…n,从而确定出评价矩阵R=(rij)nxm,并且称(U,V,R)为模糊综合评判模型,U、V、R称为该模型的三要素。
4.综合评判:对于权重A=(a1,a2,…an)∈F(U),用模型M(∧,∨)取大一取小合成运算,可以得到综合评判
1.工程地质概况
本文选取川滇交界处某边坡为研究对象。场地属低中山侵蚀沟谷斜坡地貌,边坡长23m,坡向280°,边坡高8~19m,坡角35°~68°,坡面凹凸不平。主要存在四组结构面,J1(207°∠30°),J2(160°∠76°),J3(283°∠57°),J4(90°∠20°),结构面结合程度一般,岩体完整。场地南侧有一逆断层,出露地表,内有泉水涌出。边坡以强~中风化角闪石正长岩为主,上覆第四系全新统杂填土,厚约0.5~0.8m。
2.实例应用
现选取影响边坡稳定性的主要5个因素:①岩体的结构类型与完整性;②结构面的结合程度;③结构面产状;④地下水;⑤岩石强度。
根据上述地质背景对各影响因素的权重取值,构建因子集:
①岩体的结构类型与完整性u1=0.30;②结构面的结合程度u2=0.20;③结构面产状u3=0.15;④水文地质条件u4=0.15;⑤岩石强度u5=0.20;。
构建评价集:
V=(C1,C2,C3,C4)=(稳定,欠稳定,稳定性较差,稳定性很差)=(0.4,0.3,0.2,0.1)T
根据专家经验法对每个因子进行打分,构建权重集:
R1=(0.1,0.2,0.5,0.2);R2=(0.2,0.2,0.2,0.4);R3=(0.2,0.1,0.5,0.2);
R4=(0.1,0.4,0.4,0.1);R5=(0.1,0.3,0.3,0.3)。
以 为 行构成评价矩阵:
运用模糊数学评判。进行矩阵合成运算:
B=(0.135 0.235 0.385 0.245)
取最大数值作评判结果,为“稳定性较差”。
根据持平投影:
J1倾向与边坡倾向大角度相交,结构面倾角小于坡角,为基本稳定结构;J2倾向与坡向呈反向大角度相交,结构面倾角大于坡角,为基本稳定结构;J3倾向与坡向基本一致,为不稳定结构;J4倾向与坡向呈反向,为稳定结构。四组节理相互切割后,岩体被节理切割成块状体,容易产生掉块。与上述分析基本吻合。
根据推力系数法计算,此边坡的稳定系数为K=0.973,与上述分析吻合。
5.总结归纳
本文以工程实例为依托,借助模糊数学理论对岩质边坡的稳定性进行分析评价,并与传统的岩质边坡分析中的赤平投影法和推力系数法作对比分析,从各个不同的角度去验证了其可行性。在工程实践中,有着一定的应用价值。
参考文献:
[1]牛航空,模糊数学在地质灾害风险分析中的应用[J].山西建筑,2009
[2]朱志广,唐斌.模糊数学和人工神经网络在滑坡评价中的应用 [J].内江科技,2012
[3]陈情来.模糊综合评判地质灾害的危险性[J].油气储运,2000
[4]Zadeh,Fuzzy Set s。Information and Control,1965,8:338~353
[5]吴丛忻等,模糊分析学基础。北京:国防工业出版社,1991