一种边坡稳定性评价方法与流程

文档序号:17606418发布日期:2019-05-07 20:45阅读:257来源:国知局

本发明涉及露天矿、水电、交通、垃圾填埋场等基础工程建设含有的边坡,具体是涉及边坡稳定性评价。



背景技术:

边坡失稳是人类居住和工程活动的山岭地区一种常见地质灾害现象,危害性大、暴发性强,一旦发生,将严重威胁人民群众的生命财产和各种工程安全,造成重大损失。确定边坡稳定性状态是进行边坡防治、滑坡灾害预警的重要基础和前提。因此,迫切需要对边坡稳定性进行分析评价。

边坡稳定性评价不仅要考虑可定量的自然因素(地震烈度、降雨量、坡高、森林植被覆盖率等等)对斜坡的影响。事实上,边坡失稳发生也受较多定性的自然因素(岩性、坡面形态、断层发育程度等)和人为因素(开挖程度、排水系统、维修状况等)综合作用影响,加剧坡体自身的失稳程度。由于复杂的外界扰动、多变的地质环境条件,工程实践中边坡稳定性影响因素各异,没有统一的评价指标。这种大量不确定的定性、定量因素造成评价系统需要解决量级、量纲各异的不确定性因素有机融合问题,给边坡稳定性评价带来很大困难。目前,层次分析法、模糊数学法、灰色聚类法、突变理论、神经网络、支持向量机等在边坡稳定性评价中得到广泛应用,但层次分析法、模糊数学法、灰色聚类法、突变理论存在定性指标量化分析不足和评价指标主观赋权等问题,较大影响了评价精度。神经网络和支持向量机计算过程复杂,实施困难,不利于普及使用。

针对上述边坡稳定性评价过程中存在的问题与不足,本发明提出了一种使用逼近理想解排序方法的边坡稳定性评价方法。逼近理想解排序方法(topsis,techniquefororderpreferencebysimilaritytoidealsolution)是一种常用的有限方案多目标决策分析法,是描述定性与定量之间不确定性关系转化的有力数学工具,能较好解决量级、量纲各异的不确定性因素有机融合问题。为了避免评价指标主观赋权的局限性,运用待评价边坡指标实际数据计算指标风险贡献率,进而确定指标权重。通过计算待评价边坡与理想解的相对贴近度评判边坡稳定性状态,计算过程简单,容易实施。此外,评价指标可根据待评价边坡实际情况任意调整,有利于普及使用。



技术实现要素:

本发明目的是提供一种边坡稳定性评价方法,充分利用逼近理想解的排序方法(topsis)的多目标决策分析过程,提高边坡稳定性评价的精确度、效率,解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是:一种边坡稳定性评价方法,包含如下步骤:

s1:确定边坡稳定性评价指标体系,待评价边坡评价指标实际数据;

s2:建立加权决策矩阵;

s3:计算待评价边坡的相对贴近度,判断待评价边坡稳定性等级。

进一步地,在上述方案中,步骤s2所述建立加权决策矩阵具体包括以下步骤:

①建立标准决策矩阵x;

假设指标分级标准数目有k个,评价指标为n个,若第1个评价指标等级标准表示为(χ01,χ11],(χ11,χ21],(χ21,χ31],……,(χ(k-1)1,χk1],则标准决策矩阵第1列第(k+1)行的值为χ01,χ11,χ21,χ31,……,χ(k-1)1,χk1;若待评价边坡数目有l-k个,则标准决策矩阵中的评价单元数为m=k+1+l-k=l+1,标准决策矩阵x用式(1)描述:

其中:aij为第i个评价单元的第j个评价指标,其中i=1,2,3,…,m;j=1,2,3,…,n。

②对标准决策矩阵规范化,规范化决策矩阵z计算如式(2)所示;

其中:aij为标准决策矩阵的元素,其中i=1,2,3,…,m;j=1,2,3,…,n。

③利用待评价边坡指标实际数据计算指标风险贡献率,确定指标权重如式(3)所示;

其中:wj为第j个评价指标的权重;aj为待评价边坡中第j个评价指标实测值的平均值;bj为第j个指标各级标准值的平均值;n为指标个数。

③规范化的标准决策矩阵与权重矩阵相乘,建立加权决策矩阵;

yij=w(j)zij(4)

其中:i=1,2,3,…,m;j=1,2,3,…,n

进一步地,在上述方案中,所述确定边坡稳定性评价指标体系,包括定性指标和定量指标,评价指标个数可依据边坡实际情况灵活调整,评价指标分等级评价标准、定性指标等级赋值依据相关规范、国家标准及借鉴相关研究者评价指标分类标准成果。

进一步地,在上述方案中,步骤s3所述计算待评价边坡的相对贴近度具体包括以下步骤:

1)确定正理想解x+和负理想解x-

其中,加权决策矩阵第一行row1=x+,加权决策矩阵第k+1行row(k+1)=x-,k为评价指标最大分级标准数。

2)计算待评价边坡到正理想解的距离和到负理想解的距离如式(4)和式(5);

其中:i=1,2,3,…,m,

3)计算相对贴近度,如式(6)所示;

进一步地,依据待评价边坡的相对贴近度判断边坡的稳定性状态。

本发明的有益效果是:本发明充分利用了逼近理想解排序方法的多目标决策多分析过程,运用边坡实际数据计算评价指标权重,避免了以往主观赋权的局限性,提高了评价结果的精确性;评价指标、分级标准及评价边坡数目可根据工程实际情况灵活调整,计算过程简单,容易实施,有利于普及使用。

具体实施方式

以四川叠溪、炉霍2次地震中的2个失稳边坡、云南丽江地震中的2个稳定边坡为例,以2个失稳边坡、2个稳定边坡为例,对其进行稳定性评价。表1为边坡稳定性评价指标等级标准,表2为4个边坡实际数据,其中1为四川叠溪较长台滑坡、2为四川炉霍马山滑坡、3为云南丽江团山1号斜坡、4为云南丽江洪水塘斜坡。

表1边坡稳定性评价指标等级标准

表2各边坡数据

由表1和表2建立标准决策矩阵x,如表3所示。

表3标准决策矩阵x

由公式(2)对表3进行规范化处理,建立规划化决策矩阵z,见表4。

表4规范化决策矩阵z

由公式(3)、(4)对表4进行加权处理,建立加权决策矩阵y,见表5。

表5加权决策矩阵y

由表5确定正理想解x+和负理想解x-分别为:

x+=[000000]

x-=[0.0920.1100.0450.1060.0700.084]

表6为所有方案到正理想解的距离si+和到负理想解的距离si及相对贴近度ci

由表6可以发现,1号边坡评价结果不稳定、2号边坡评价结果极不稳定、3号边坡评价结果中等稳定、4号边坡评价结果中等稳定,均与实际情况吻合,从而验证本发明提供的边坡稳定性评价方法可行性。

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