反倾边坡倾倒变形影响因子敏感性分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及层状岩体，特别设及反倾边坡倾倒变形分析。
【背景技术】
[0002] 反倾边坡倾倒变形受地质内因与外部诱因综合控制，其中内因主要有斜坡几何与 结构特征、岩块物理力学参数、层理力学参数等，外因主要有库水、降雨、地震W及人类工程 活动。国内外倾倒变形影响因素研究成果主要表现在如下=方面。
[0003] (1)单因子作用下倾倒变形响应规律
[0004] 进入二十一世纪后，对反倾边坡的研究手段呈现多元化，考虑反倾边坡变形的影 响因子也更加全面，如针对坡度、岩层倾角、岩层厚度等较常见的影响因子，研究手段上开 始更多尝试采用物理试验进行研究。传统物理模型虽能较客观真实再现倾倒变形过程，但 其能考虑的因子数有限，且设备昂贵、耗时长、样本制作困难，随着计算机运算能力的提高 与商业数值软件的日趋成熟，更多学者开始逐渐采用数值模拟技术进行研究，其不仅能考 虑更多因子，且能模拟众多实际工况。
[0005] 似因子间敏感性对比分析
[0006] 随着影响因子研究成果的日趋成熟，国内外学者目光开始关注于倾倒变形各影响 因子敏感性问题，因子间的敏感性分析主要采用数理统计与数值模拟方法。
[0007] (3)倾倒变形评价指标选取
[0008] 反倾边坡倾倒变形等级评价选取中，大多学者选取坡顶位移为评价指标，也有部 分学者采用变形面积作为评价指标。
[0009] 国内外学者进行各影响因子作用下反倾边坡倾倒变形研究成果较多，并尝试了不 同分析方法与技术手段，但各研究成果对因子的分析考虑不够全面，且评价指标选取不一， 导致很多研究成果相互矛盾，且各研究重点主要集中在单因子下倾倒变形响应规律，而系 统全面对比计算各因子间敏感性成果较少，且均停留在定性或半定量水平。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是为了解决现有的反倾边坡倾倒变形分析过程中对因此的考虑不 全面、评价指标不能达到完全量化的问题。
[0011] 为达到上述目的，本发明提供一种反倾边坡倾倒变形影响因子敏感性分析方法， 该方法充分考虑到影响反倾边坡倾倒变形的各个因素，并可W对各个因素进行量化的分 析，其特征在于，包括如下步骤：
[0012] 建立反倾边坡倾倒变形影响因子体系，所述影响因子体系包括一级影响因子，所 述一级影响因子包括二级影响因子；
[0013] 选定反应影响因子体系特征行为的参考序列及自变量序列，根据参考序列和自变 量序列计算所述二级影响因子的影响因子关联度；
[0014] 根据所述二级影响因子的影响因子关联度计算得到二级影响因子对应的一级影 响因子的敏感性大小。
[0015] 具体地，所述一级影响因子包括几何特征参数、岩体物理力学参数及层理力学参 数。
[0016] 具体地，所述几何特征参数对应的二级影响因子包括边坡坡角、岩层厚度及岩层 倾角，所述岩体物理力学参数对应的二级影响因子包括岩块密度、弹性模量、泊松比、内摩 擦角、粘聚力及抗拉强度，所述层理力学参数包括刚度比、内摩擦力及粘聚力。
[0017] 具体地，计算二级影响因子的影响因子关联度的方法如下：
[0018] 采用z-score标准化法处理各个二级影响因子中各个参数的数值，具体计算公式 为
[0019]
[0020] 式中兩为二级影响因子的各个参数数值算数平均值，Si为方差，X1似为自变量序 列；
[0021] 计算参考序列与各个自变量序列的差的绝对值，并取得最大差序列和最小差序 列，其中，最大差序列计算公式为：
最小差序列计算公式为：
i= 1，2,…，n，n为二级影响因子所选取的参数数值的个数；
[0022] 根据关联系数公式分别计算每个自变量序列与参考序列对应元素的关联系数，关 联系数计算公式为
[0023]
[0024] 其中：P为分辨率，在化1)内取值；
[00巧]对各个自变量序列分别计算其关联系数的均值，所述均值即为二级影响因子的关 联度。 阳0%] -种优选的方案是，所述P的取值为0. 5。
[0027] 具体地，所述一级影响因子的敏感性大小为一级影响因子对应的各个二级影响影 子的关联度的平均值。
[0028] 本发明的有益效果是：本发明充分将影响反倾边坡倾倒变形的影响因素纳入到烦 请边坡的倾倒变形分析当中来，可W有效对反倾边坡的倾倒变形状况进行分析和预测。在 对各个影响因素进行分析时，采用科学的方法对数据进行量化处理，通过本发明提供的方 法，使得对反倾边坡的倾倒变形分析更加精确，可W有效对地质灾害的分析及预警。
[0029] W下结合实施例的【具体实施方式】对本发明的技术方案作进一步详细描述，应当注 意的是，实施例仅仅是为了帮助读者更好地理解本发明的技术构思，并不用W限制本发明 权利要求的保护范围。
【具体实施方式】
[0030] 本发明针对现有的倾边坡倾倒变形分析过程中对因此的考虑不全面、评价指标不 能达到完全量化的问题，提供一种反倾边坡倾倒变形影响因素的分析方法，具体地，该方法 包括如下步骤：首先，建立反倾边坡倾倒变形影响因子体系，所述影响因子体系包括一级影 响因子，所述一级影响因子包括二级影响因子；然后，选定反应影响因子体系特征行为的参 考序列及自变量序列，根据参考序列和自变量序列计算所述二级影响因子的影响因子关联 度；最后，根据所述二级影响因子的影响因子关联度计算得到二级影响因子对应的一级影 响因子的敏感性大小。 阳0川实施例
[0032] W下通过W实例分步骤对本发明的技术方案进行详细说明。
[0033] 1、建立倾倒变形影响因子体系
[0034] 基于反倾边坡倾倒变形成因机制的综合分析，首先将边坡几何特征、岩体物理力 学参数、层理力学参数作为倾倒变形一级影响因子，并对各一级影响因子共细分出12个二 级影响因子形成反倾边坡倾倒变形因子体系。坡高与岩层厚度比值可考虑为一种影响因 子，因此本发明将坡高固定，通过改变岩层厚度来调整坡高与岩层厚度比值来综合反映坡 高、岩层厚度对倾倒变形的影响。
[0035] 2、确定倾倒变形影响因子敏感性评价方法
[0036] 首先选取反映系统特征行为的参考序列X。（又称母序列）和自变量序列Xi(也称 子序列）。根据参考序列和自变量序列可计算关联系数，最后求得相应影响因子关联度。
[0037] 为避免偶然因素对结果的影响，本发明采用Z-score标准化法处理数据，公式如 下：
[0038]
[0039] 式中石为算数平均值，Si为方差。
[0040] 对数据进行无量纲化后，计算母序列与各子序列差的绝对值，并从中取得最大差 序列和最小差序列：
[0041 ]
[00创其中，最大差序列计算公式为：= >最小差序列计算公式 为：
[0043] 根据关联系数公式分别计算每个子序列与母序列对应元素的关联系数：
[0044]
[0045] 其中：P为分辨率，在（0, 1)内取值，通常P取0. 5。
[0046] 计算完关联系数后，对各评价对象（子序列）分别计算关联系数的均值，W反映各 评价对象与参考序列的关联关系，并称其为关联度。
[0047]
[0048] 根据Rw大小安排关联序的先后顺序，关联度越接近于1，说明敏感性越高。
[0049] 依据各因子最终敏感性大小，将各因子敏感性分为=个等级，其中坡角、岩层厚 度、密度、泊松比为高敏感因子；倾角、岩体内摩擦角、层理内摩擦角为次敏感因子；其余为 低敏感因子。
[0050] 在二级影响因子敏感性分析的基础上，依据各二级因子的归属进行了一级影响因 子敏感性分析计算，通过下述公式分别求得基于总位移评价指标的一级影响因子敏感性大 小。
【主权项】
1. 反倾边坡倾倒变形影响因子敏感性分析方法，其特征在于，包括如下步骤： 建立反倾边坡倾倒变形影响因子体系，所述影响因子体系包括一级影响因子，所述一 级影响因子包括二级影响因子； 选定反应影响因子体系特征行为的参考序列及自变量序列，根据参考序列和自变量序 列计算所述二级影响因子的影响因子关联度； 根据所述二级影响因子的影响因子关联度计算得到二级影响因子对应的一级影响因 子的敏感性大小。2. 如权利要求1所述的反倾边坡倾倒变形影响因子敏感性分析方法，其特征在于，所 述一级影响因子包括几何特征参数、岩体物理力学参数及层理力学参数。3. 如权利要求2所述的反倾边坡倾倒变形影响因子敏感性分析方法，其特征在于，所 述几何特征参数对应的二级影响因子包括边坡坡角、岩层厚度及岩层倾角，所述岩体物理 力学参数对应的二级影响因子包括岩块密度、弹性模量、泊松比、内摩擦角、粘聚力及抗拉 强度，所述层理力学参数包括刚度比、内摩擦力及粘聚力。4. 如权利要求1或2或3所述的反倾边坡倾倒变形影响因子敏感性分析方法，其特征 在于，计算二级影响因子的影响因子关联度的方法如下： 采用Z-score标准化法处理各个二级影响因子中各个参数的数值，具体计算公式为式中i为二级影响因子的各个参数数值算数平均值，81为方差，X1GO为自变量序列； 计算参考序列与各个自变量序列的差的绝对值，并取得最大差序列和最小差序列， 其中，最大差序列计算公式为：最小差序列计算公式为：i= 1，2,…，n，n为二级影响因子所选取的参数数值的个数； :，： 根据关联系数公式分别计算每个自变量序列与参考序列对应元素的关联系数，关联系 数计算公式为其中：P为分辨率，在（〇, 1)内取值； 对各个自变量序列分别计算其关联系数的均值，所述均值即为二级影响因子的关联 度。5. 如权利要求4所述的反倾边坡倾倒变形影响因子敏感性分析方法，其特征在于，所 述P的取值为〇. 5。6. 如权利要求5所述的反倾边坡倾倒变形影响因子敏感性分析方法，其特征在于，所 述一级影响因子的敏感性大小为一级影响因子对应的各个二级影响影子的关联度的平均 值。
【专利摘要】本发明涉及层状岩体，特别涉及反倾边坡倾倒变形分析。目的是为了解决现有的反倾边坡倾倒变形分析过程中对因此的考虑不全面、评价指标不能达到完全量化的问题。该本发明提供一种反倾边坡倾倒变形影响因子敏感性分析，该方法包括如下步骤：首先，建立反倾边坡倾倒变形影响因子体系，所述影响因子体系包括一级影响因子，所述一级影响因子包括二级影响因子；然后，选定反应影响因子体系特征行为的参考序列及自变量序列，根据参考序列和自变量序列计算所述二级影响因子的影响因子关联度；最后，根据所述二级影响因子的影响因子关联度计算得到二级影响因子对应的一级影响因子的敏感性大小。本发明适用于层状岩体倾倒变形分析。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN105224815
【申请号】CN201510749869
【发明人】张世殊, 赵小平, 胡金山, 马金根, 冉从彦, 黄润太, 张安川, 石定国, 冯建明, 王刚
【申请人】中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年11月5日