一种软基处理方案的评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于设计方案评价方法技术领域，具体涉及一种对软基处理所用设计方案 进行评价的方法。
【背景技术】
[0002] 由于软土具有天然含水量高、压缩系数高、剪切强度小、天然孔隙比大等缺点，处 理不当将严重影响公路的安全和稳定。随着我国高速公路的大规模建设，工程中遇到的软 土地基处理的问题越来越突出，如何合理有效地处理软土地基已成为公路建设中的一个关 键问题。
[0003] 合理有效的处理软土地基的前提是选择合理有效的软基处理设计方案，方案的选 择是否得当，会对工程的造价、工期和工程质量带来极大的影响，一旦选择不当，那么结构 和基础在施工过程中就会出现地基失稳，并会产生较大的沉降和不均匀沉降等现象。这一 选择如果单凭工程人员的个人主观经验来判断，显然具有很大的局限性和盲目性，不可取。
[0004] 因此，对软基处理设计方案的科学评价方法成为重中之重，亟待解决，科学的评价 结果将成为软基处理设计方案选择的一个重要参考。
[0005] 近年来国内外学者在公路软基处理方案智能决策方面进行了一定的研究，将德尔 菲法、层次分析法、灰色理论和模糊数学等理论应用于工程实践中，这些方法可以合理地将 软基处理中的经济性指标、技术性指标和环境影响指标等判断因素定量化，并进行综合决 策分析，取得了较好的效果。但是这些方法经常被单独用来进行方案评价，本身也存在一些 缺点，例如层次分析法是一种非常实用的多准则决策方法，但其最大的缺点是没有考虑层 次元素之间的相互支配和反馈作用，在复杂系统中的应用受到限制。单纯采用模糊方法会 造成信息丢失，若仅采用灰色理论方法，则不能充分利用评价规则模糊性的特点，这两种情 况都会造成评价结果与实际存在偏差。软基处理方案评价较为复杂，因评价准则存在模糊 性而需要采用模糊评价方法，又因评判者的能力与偏好不同，导致评价信息常带有一定 灰度，因此在软基处理方案分析过程中不仅需要考虑模糊性而且同时需要考虑灰色性。另 外，上述各种方法常采用德尔菲法来确定评价指标体系及其权重，使得最终评价结果多建 立在决策者评判的基础上，过多依赖于专家的经验，无法避免主观随意性，往往会导致评价 的结果不一致。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种准确、合理、客观的软基处理方案的评价方法，为方案的 选择提供可靠的依据。
[0007] 为了实现本发明所述目的，发明人提供了以下技术方案。
[0008] -种软基处理方案的评价方法，其步骤包括： 步骤1 :对现有的软弱地基的类型、软弱地基处理方案、处理效果进行分析、归类，初步 形成软基处理方法源范例库，通过软基处理方案的目标范例与源范例之间的类比，根据计 算获得的软基处理目标范例与软基处理源范例之间的相似性程度，获得软基处理目标范例 初步的处理方法。
[0009]步骤2 :采用德尔菲法确定初选的评价指标体系，其做法是，寻找相关领域的数名 专家，就要预测的问题向专家征求意见，之后进行整理、归纳、统计，将统计结果再匿名反馈 给各专家，再次征求意见，再集中，再反馈，直至得到稳定的意见。
[0010] 步骤3 :以步骤2德尔菲法软基处理方案评价指标体系函询结果作为依据，采用层 次分析法（ΑΗΡ法）建立判断矩阵，计算每位专家对指标体系的权重判断，根据每一个指标 不同专家的权重判断结果，采用熵权法对专家进行赋权，计算专家对于指标体系权重的综 合判断结果。
[0011] 步骤4 :采用模糊-聚类分析方法对步骤2和步骤3构建的初选评价指标体系进 行分类，筛选出适合软基处理方案评价的指标体系。
[0012] 步骤5 :基于步骤2、步骤3、步骤4构建的软基处理方案评价指标体系及其权 重集，采用灰色理论中的灰色关联分析计算灰色评估权值；建立模糊权矩阵并应用遗 传算法对模糊权矩阵的一致性进行检验和修正；采用模糊综合评价方法计算最终评 价结果。
[0013] 步骤2所述数名专家是指15-25名专家；步骤2所述稳定的意见是指比较一致且 可靠性较大的意见。
[0014] 上述软基处理方案的评价方法，步骤1的具体操作包括： 步骤1. 1，软基处理方法的分类： 通过对大量的软基处理工程实例的资料收集，对我国软土分布、特征进行归纳比较，分 析软土地基鉴别的方法，确定每一个工程实例软弱地基的类型并对软土地基处理应达到的 效果进行分析，通过对每一个工程实例所用软基处理方法进行深入比较分析，按其原理性 质和能够处置的软基深度范围，归纳为浅层软基处理方法（处置深度〈3m)、中层软基处理 方法（3〈处置深度〈15m)和深层软基处理方法（处置深度>15m); 步骤1. 2,软基处理源范例库的建立： 以软基土体的物理力学特性指标为主要考虑因素，选择软土的压缩模量、软土厚度、路 基填土和地表硬壳层厚度作为属性参数，以每一个工程实例的属性参数及软基处理方式构 成一个范例，建立常用的浅层、中层、深层软基处理方法源范例库； 步骤1. 3,数据归一化处理： 定义存在η个软基处理源范例，m个评价属性值构成属性参数矩阵
为软基处理源范例库中第i个范例关于第j个属性的值，对属性 参数进行规一化处理，归一化公式为：
其中，?ΙΜΙ?:遞:?、旗敏尤,、分别为第j个属性的最大值和最小值，为归一 化后第i个范例关于第j个属性的值； 步骤1. 4,目标范例与源范例相似度计算： 软基处理的目标范例T与源范例之间的相似程度采用欧氏距离计算，计算公式如下：
其中，g为目标范:例τ与源范:例库中Hi个范:例之间的欧氏距离，，表示 源范例库中第i个范例的第j个属性的值；η为属性总数；_y7< /j表示目标范例T在第 j个属性下的值；！.为第j个属性的权重； 第j个参数的权重可由下列公式计算：
其中，^为第j个属性的均值，为第j个属性的均方差，￡^;:丨为第j个属性的 变异系数，Wy为第j个属性的权重。
[0015] 上述软基处理方案的评价方法，所述步骤2的具体操作包括： 步骤2.1，调查问卷设计： 根据目前工程实践中常用指标、有关文献或研究工作中涉及的指标、有关专家或专业 人员提供的指标等已有资料，按照指标体系构建原则确定备选指标；将德尔菲评价指标体 系调查分为三个层面，即目标层一准则层一指标层；最高层面为目标层，该层是指标体系要 达到的目标，能够科学、全面的评价软基处理方案；中间层面为准则层，该层是在软基处理 方案各影响因素分析的基础上，作进一步归类整理，列出衡量达到目标的各项准则，即一级 指标层；最低层面为二级指标层，该层是将上一层面的各个准则具体化，即做进一步的解释 说明，明确具体的指标名称和计算处理标准；调查问卷为开放式设计，调查专家可以对指标 进行修改和补充，并阐明理由； 步骤2. 2,德尔菲函询： 根据德尔菲法的原理要求，聘请软基处理领域对本调查有兴趣并能够愿意填写调查咨 询问卷的数名专家，保证相关专家对德尔菲法有一定的了解和能够在规定的时间内参加本 调查的两轮函询；第一轮函询在初步拟定的指标体系基础上，综合专家意见，重点对三级指 标进行取舍及补充，指标的相对重要性采用5个等级进行评分，以1、3、5、7、9分别表示从 "同样重