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基于组合赋权模糊云理论的高边坡稳定性评价

徐镇凯 温勇兵 魏博文 蒋水华

徐镇凯, 温勇兵, 魏博文, 蒋水华. 基于组合赋权模糊云理论的高边坡稳定性评价[J]. 水利水运工程学报, 2017, (1): 10-17. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.01.002
引用本文: 徐镇凯, 温勇兵, 魏博文, 蒋水华. 基于组合赋权模糊云理论的高边坡稳定性评价[J]. 水利水运工程学报, 2017, (1): 10-17. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.01.002
XU Zhenkai, WEN Yongbing, WEI Bowen, JIANG Shuihua. Stability evaluation method for high slope based on fuzzy cloud theory combined with weights[J]. Hydro-Science and Engineering, 2017, (1): 10-17. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.01.002
Citation: XU Zhenkai, WEN Yongbing, WEI Bowen, JIANG Shuihua. Stability evaluation method for high slope based on fuzzy cloud theory combined with weights[J]. Hydro-Science and Engineering, 2017, (1): 10-17. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.01.002

基于组合赋权模糊云理论的高边坡稳定性评价

doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.01.002
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 51409139

国家自然科学基金资助项目 51569014

国家自然科学基金资助项目 51669013

国家自然科学基金资助项目 51509125

水工岩石力学教育部重点实验室开放基金项目 RMHSE1505

南昌大学研究生创新专项资金项目 cx2015074

详细信息
    作者简介:

    徐镇凯(1956—),男,江苏溧水人,教授,主要从事水利水电工程安全控制技术研究。E-mail:xzkncu@126.com

    通讯作者:

    魏博文(E-mail: bwwei@ncu.edu.cn)

  • 中图分类号: TU143.6+2

Stability evaluation method for high slope based on fuzzy cloud theory combined with weights

  • 摘要: 针对高边坡稳定性评价中指标赋权及其模糊隶属度等不确定问题,提出了一种基于组合赋权模糊云理论的高边坡稳定性评价方法。通过构建多因素协同驱动的高边坡稳定性评价指标体系及其等级划分标准,综合利用梯层指标的主客观组合赋权方法,并考虑到评价中的模糊性和随机性特点,引入模糊熵和云理论,建立了适应于高边坡稳定性多维评价梯级云模型。最后应用于锦屏Ⅰ级水电站左岸边坡的稳定性评价,对比分析了不同评价方法的计算结果,从而佐证了文中提出方法的有效性。
  • 图  1  指标X44的评价结果

    Figure  1.  Evaluation results for index X44

    表  1  评价指标体系及其等级标准

    Table  1.   Evaluation index system and its standards

    评价指标评价指标等级标准
    一级指标二级指标
    地质因素(X1)岩体变形模量X11(GPa)0~1.36.0~1.320.0~6.020.0~30.033.0~50.0
    岩石完整性指数X120~0.150.15~0.350.35~0.550.55~0.750.75~1
    岩石质量指标(RQD)X13(%)0~2525~5050~7575~9090~100
    单轴抗压强度(UCS) X14(MPa)0~2525~5050~100100~250>250
    最大地应力X15(MPa)20~2514~208~142~80~2
    黏聚力X16(MPa)0~0.050.05~0.080.08~0.120.12~0.220.22~0.32
    工程因素(X2)坡高X21(m)80~10060~8045~6030~450~30
    坡度X22(°)60~8045~6035~4520~350~20
    支护X23贫乏不足一般充足过多
    排水X24很差一般很好
    环境因素(X3)年平均降雨量X31(mm)1 500~2 0001 100~1 500800~1 100600~8000~600
    日最大降雨量X32(mm)100~15070~10050~7025~500~25
    饱和含水率X33(%)75~10055~7540~5520~400~20
    地震水平加速度X34(m/s2)0.20~0.400.15~0.200.1~0.150.05~0.10~0.05
    监测因素(X4)外观变形速率X41(mm/月)8.0~10.05.0~8.03.0~5.02.0~3.00~2.0
    深部变形速率X42(mm/月)2.0~3.01.5~2.00.8~1.50.3~0.80~0.3
    锚杆测力计测值X43(%)25~3020~2515~208.0~15.00~8.0
    常规监测 X44较差一般较好
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    表  2  各项评价指标的实测值和标准值

    Table  2.   Measured values and standard values for each evaluation index

    评价指标实测值标准值
    岩体变形模量X11(GPa)1.900.038
    岩石完整性指数X120.720.720
    岩石质量指标X13(%)85.000.850
    单轴抗压强度X14(MPa)105.000.420
    最大地应力X15(MPa)21.490.860
    黏聚力X16(MPa)0.020.063
    坡高X21(m)110.001.000
    坡度X22(°)50.000.625
    支护X230.700.700
    排水X240.750.750
    年平均降雨量X31(mm)607.000.304
    日最大降雨量X32(mm)49.200.328
    饱和含水率X33(%)13.000.130
    地震水平加速度X34(m/s2)0.100.250
    外观变形速率X41(mm/月)1.890.189
    深部变形速率X42(mm/月)0.270.090
    锚杆测力计测值X43(%)8.730.291
    常规监测X440.750.750
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    表  3  各项评价指标权重

    Table  3.   Weights of each evaluation index

    类别W1WW2
    X1(0.155,0.158,0.171,0.173,0.180,0.163)(0.156,0.164,0.173,0.168,0.175,0.164)(0.157,0.171,0.175,0.163,0.170,0.164)
    X2(0.207,0.229,0.288,0.276)(0.229,0.240,0.268,0.263)(0.251,0.251,0.249,0.249)
    X3(0.266,0.240,0.263,0.231)(0.261,0.246,0.254,0.239)(0.255,0.252,0.245,0.248)
    X4(0.236,0.264,0.239,0.262)(0.242,0.250,0.249,0.259)(0.250,0.236,0.257,0.257)
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    表  4  二级指标的等级综合评价结果

    Table  4.   Grade comprehensive evaluation for second class index

    二级指标评价等级隶属度评价结果
    R(Ⅰ)R(Ⅱ)R(Ⅲ)R(Ⅳ)R(Ⅴ)
    X110.0270.973000
    X120.0180.9540.02800
    X130000.1070.893
    X14000.0030.4750.522
    X150000.0270.973
    X160.7820.218000
    X211.0000000
    X220.9150.085000
    X23000.0350.9300.035
    X24000.0030.9320.065
    X31000.0190.7450.236
    X3200.0260.3960.5500.028
    X33000.0010.0250.974
    X3400.0770.4310.4580.034
    X41000.0350.3910.574
    X42000.0290.4260.545
    X43000.0020.8230.175
    X44000.0160.6160.368
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    表  5  一级指标的等级综合评价结果

    Table  5.   Grade comprehensive evaluation for first class index

    一级指标综合隶属度评价结果
    R(Ⅰ)R(Ⅱ)R(Ⅲ)R(Ⅳ)R(Ⅴ)
    X10.135 40.344 00.005 10.103 00.412 5
    X20.448 60.020 40.010 20.494 40.026 5
    X300.024 80.205 60.445 60.324 0
    X4000.020 40.565 60.414 0
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    表  6  不同方法高边坡稳定性评价结果的比较

    Table  6.   Comparison between evaluation results of high slope stability obtained from different approaches

    评价方法评价结果
    本文方法(隶属度)0.147 50.120 60.054 10.374 10.303 7(Ⅳ,0.908 0)
    可拓评价方法[4](关联度)-0.669-0.558-0.3220.075-0.099
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-01-08
  • 刊出日期:  2017-02-01

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