基于熵权的可拓理论在岩体质量评价中的应用

坝基岩体质量综合评价是一个复杂的工程决策问题,常常表现为指标与指标之间的矛盾、定性信息与定量信息的共存,解决这类多属性、不相容问题,应采用定性与定量综合集成的方法加以研究。而可拓学正是采用物元的概念将研究对象、评估指标与其值域结合为一体,研究事物可拓性及其开拓规律,解决矛盾问题的一门新学科。应用可拓理论,基于多指标优化融合的思想,通过物元变换建立了坝基岩体质量评价的物元体系,计算评价指标对评价等级的关联系数,引入熵权法确定物元指标体系的权重系数,建立了基于熵权的可拓学理论,并将此理论应用于某工程坝基岩体质量评价,取得了与工程地质报告相一致的评价结果。     

水库边坡稳定性评价的改进云模型

水库边坡的稳定性受诸多因素的影响,以致其准确评价仍存在一定的困难。为克服传统的正态云模型方法在实际应用中存在的云模型特征值取值不统一以及使用期望隶属度而非实际隶属度两个问题,提出了改进型正态云模型,并在MATLAB软件平台上开发了便于模型应用的程序。选取影响水库边坡稳定性的12个主要因素作为评价指标,应用程序生成各评价指标在各稳定性等级的综合隶属度云模型,接着使用改进的熵权层次分析法确定各评价指标的相应权重,最后将平均综合隶属度最高值所在的级别确定为边坡的稳定性等级。将该方法应用于34个水电边坡工程稳定性评价实例,并将结果与现行国家规范推荐的CSMR法及这些边坡的实际状态进行了比对。结果表明该方法的准确度比CSMR法高,具有较好的可靠性和实用性,也可供公路、铁路或建筑等其他岩质边坡在进行稳定性评价时参考。     

指标动态权重对边坡稳定性的影响研究

从权重的涵义出发,分析了传统权重评价方法存在的问题,认为指标权重计算结果应是动态变化的,即会随着指标实际取值的变化而变化。以此为出发点,引入了可拓理论的简单关联函数对传统权重求解的AHP(层次分析法)进行了改进。改进的方法一方面减少了边坡稳定性多因素评价方法中由于主观因素过多对指标权重结果合理性的影响,使指标权重的求解结果更加客观;另一方面,充分反映了相同指标在不同取值的情况下对边坡系统稳定性影响程度的变化,使评价结果更趋合理。对某具体边坡工程实例进行了分析,研究结果表明：指标权重具有动态变化的特征。也就是说,即使评价指标相同,指标权重值也会随着指标具体取值的不同而发生变化,从而对边坡稳定性的评价结果产生影响。     

基于模糊因素的岩质边坡地震稳定性多模型组合评价

岩质边坡地震稳定性评价是岩土边坡地震失稳防治的基础工作,针对评价过程中评价因素的多源模糊性,借鉴工程可变模糊集理论,将模糊可变评价模型应用于岩质边坡地震稳定性评价中。综合考虑岩质边坡内在结构和外部自然条件,选取岩土体特性、新构造运动特征、坡高、坡角、年均降雨量和场地地震烈度6个指标作为评价指标体系并建立等级标准;将改进熵权算法引入该模型中,利用指标实际数据离散性求权重;通过改变模糊可变评价模型参数对岩质边坡地震稳定性进行线性与非线性组合评价,并将均值作为最终评价结果。将该方法应用于天然边坡与路堑边坡实例中,结果表明,模糊可变评价模型评价结果合理、客观,具有更高的可靠性与稳定性,为岩质边坡地震稳定性评价工作提供了一种新的研究方法与思路     

一种改进的公路边坡稳定性模糊评价方法研究

考虑影响公路边坡稳定性信息的不完整性、随机性和模糊性,以最大熵原理和工程模糊集理论为基础,并采用综合赋权法确定指标权重,提出了一种改进的公路边坡稳定性模糊评价方法。该模型充分利用影响因素的信息,以广义加权距离表示待评价样本与标准样本的差异,从优化条件中获得相对隶属度,并依据加权平均原则对边坡样本等级进行识别。该模型应用于常吉和吉怀高速公路边坡稳定性评价中,将评价结果与模糊综合模型和属性识别模型的结果以及边坡实际情况进行对比验证,体现了其较好的一致性,并且结果更合理。同时,该模型具有较小的信息熵值,表明其评价的不确定性小,可靠性较高,是一种边坡稳定性评价分析新方法,可在相关工程领域中应用推广。     

黄土高边坡稳定性评价的改进可拓工程法

针对影响黄土路堑高边坡稳定性因素的复杂性和模糊性,将可拓工程方法与路堑边坡稳定性评价相结合,通过参数正交试验分析确定权重,提出了路堑边坡稳定性评价的物元关联函数及物元关联度的计算方法。建立了适合可拓学理论的边坡稳定性分类标准,实现了定性与定量评价黄土路堑边坡的结合。实例评价结果与定值计算、工程实际调查吻合良好。      

基于不同方法的江苏镇江地区下蜀土边坡稳定性分析与评价

边坡失稳是一定区域内的地质环境条件相互作用不断演化的结果,对边坡的稳定性评价时需要考虑多种因素。本文以镇江地区下蜀土边坡的稳定性影响因素和评价方法为主要研究对象,采用粗糙集属性约简理论得到对边坡影响较大的6项影响因素;通过建立影响因素相互作用关系矩阵,得出影响因素相互作用对边坡稳定性的影响程度和重要性程度以及权重值。最后建立边坡稳定性评价指标及量化标准,并确定SII指数的计算方法及对应的边坡稳定性分级,从而形成镇江地区下蜀土边坡稳定性的综合评价方法,为该地区边坡稳定评价提供依据。     

基于集对云模型的边坡稳定性评价

集对分析对边坡稳定性进行评价时,采用线性公式来表达联系度,难以准确反映工程实际,且具体的联系度扼杀了系统的随机性。对此,将云理论中“隶属云”的概念引入对联系度进行改进得到云联系度,形成了集对云模型。该模型将云联系度矩阵与云理论改进AHP确定的权重矩阵相结合,得到综合云联系度矩阵,通过云发生器绘出等级云图。该模型兼顾系统的模糊性和随机性,且实现了等级的可视化,并通过X云发生器得到隶属不同等级的概率。将该模型应用于边坡工程中,与既有模型和工程实际进行对比分析,验证该模型的准确性,并对不同的边坡进行稳定性排序。模型结合云理论与集对分析的优点,充分考虑系统的随机性,为边坡稳定性评价提供了一种思路和参考。      

基于灰色系统理论的改进SMR法初探

综合灰色系统理论与传统的边坡岩体质量分级方法(SMR法),提出改进SMR法。传统的岩体质量分级方法中定量指标取值离散性很大,造成质量分级结果阶梯变化。灰色系统理论的灰度特征对解决这类小样本、离散性的问题有很好的适用性。首先对传统质量分级方法的评价指标进行灰类划分,确定各指标所占权重,再构建评价指标的三角白化权函数,并基于最大隶属度准则对边坡岩体进行质量分级。最后结合工程边坡实例,与一般工程RMR(岩体质量分级)与SMR法比较,改进SMR法的评价结果更加吻合工程现状,且质量分级稳定性高,表明其应用于边坡岩体质量分级是科学和准确的。     

大坝工作性态模糊可拓评估的基本原理

大坝、坝基地质体与周围环境组成一个多元复杂系统,其工作性态受地质因素和工程因素等的综合影响,这些因素有的是确定性的,但有的则具有随机性、模糊性、可变性等不确定性特点。大坝工作性态的综合评估是一个复杂的工程系统决策问题,它常常表现出目标与目标之间的矛盾、定性信息与定量信息的共存、局部到整体的递推。解决这类多属性、不相容的问题,应采用定性与定量综合集成的方法加以解决,而可拓学正是研究事物的可拓性以及开拓的规律与方法,用以解决矛盾问题的一门学科。采用物元的概念将研究对象、评估指标和量值结合为一体;基于系统工程的观点,依据菱形思维模式和物元的可拓性,建立了多指标分层次的大坝工作性态评估信息物元系统,提出了大坝工作性态模糊可拓评估的基本流程;应用物元变换建立了用于大坝工作性态评估的物元模型,能够实现对大坝工作性态的质与量综合刻画。该方法理论清晰、简捷,便于计算机编程。所述原理亦可应用于岩体边坡整体评估、岩体质量评估、大坝老化评估等其他领域。     

基于可拓理论的围岩稳定分类方法的研究

在双护盾TBM（tunnel boring machine）的隧洞施工中,将可拓理论与洞室围岩稳定评价相结合。基于碴料和掘进参数的地质编录所提供的地质信息,选取了能够反映围岩稳定综合特性的评价指标,确定围岩稳定类型和预测前方岩体情 况。在物元理论、可拓集合论和关联函数运算的基础上,建立了隧洞围岩稳定分类的可拓评价方法,其中引进了隶属度的概念和一种定量的指标权重的确定方法,并在山西引黄工程的双护盾TBM隧洞施工中用此分类方法对某两段围岩进行了稳定分 类,得到的稳定分类结果与实际情况吻合。     

基于 Fuzzy-AHP 的堆积体边坡稳定性评价研究

为快速评价运营期高速公路堆积体边坡稳定性并采取科学的预防性养护对策,在现场调查湖南省多条高速公路堆积体边坡的基础上,考虑评价模型的科学性与公路边坡养护的可操作性,总结现有国内外堆积体边坡研究成果,并根据堆积体边坡的特点选择合理的边坡稳定性指标,建立堆积体边坡稳定性分析的模糊层次分析模型。层次模型由2级5类17项评价指标组成,包括: (1)堆积体结构特征(基岩岩性、接触面特性、碎石含量、堆积体土厚度、堆积体胶结程度); (2)边坡断面特征(坡度、坡高、坡向与岩层产状的关系); (3)水力特征(排水系统、降雨量、地下水); (4)工程防护及绿化(防护结构、加固结构、植被覆盖率); (5)其他因素(边坡破坏历史、地震烈度、开挖方法)。此模型基于模糊数学理论及层次分析方法,通过AHP方法(层次分析法)确定指标权重,然后结合Fuzzy方法(模糊数学方法)计算相对隶属度向量,通过模糊综合评判对堆积体边坡的稳定性进行分析,确定边坡稳定性分级。最后通过工程实例验证了该模型的正确性。结果表明,应用该模型可以使堆积体边坡稳定性评价更全面,更科学合理,更符合公路边坡工程实际。该方法简便可行,结论可靠,具有一定的优越性,可为高速公路边坡养护决策提供有益参考。     

基于理想点-可拓云模型的隧道围岩稳定性评价

为了对隧道围岩稳定性进行准确评价并解决研究过程中存在的模糊性和随机性以及评价指标不相容的问题,减少单一的主客观赋权法所带来的误差,将云模型引入可拓理论中,利用可拓理论能够实现矛盾问题向相容问题转化的特点和云模型具有处理事物双重不确定性的优势并结合理想点组合赋权法对隧道围岩进行稳定性评价研究。通过文献调研、数据统计的方式,选取具有代表性的6个指标组成隧道围岩评价指标体系,用理想点法赋予评价指标组合权重,并构建可拓云模型对隧道围岩稳定性进行综合评价。通过将此方法应用于工程实例并与其他方法对比,结果表明:基于理想点-可拓云模型的隧道围岩稳定性评价方法能够减少评价过程中存在的不确定性问题,克服单一赋权方法的不足,具有良好的适用性,可以应用于实际工程中。     

基于熵权的路堑高边坡防护多目标优选研究

针对影响边坡防护因素的复杂性及不确定性,充分利用地质资料、施工条件、工程经济及环境影响等综合因素,运用熵权的概念,构造了一个路堑高边坡防护方案多目标优选模型。该模型根据各方案、各指标构成的判断矩阵计算熵,并利用指标值确定其熵权。根据各方案与理想点的切近度对方安排序,从而选出最优方案。通过实例分析,证明基于熵权的路堑高边坡防护多目标优选,具有较强的识别评判能力及简便、定量严密的特点。该方法对其他综合评价工作也有一定的借鉴意义。     

基于层次分析法的可拓学理论在山区公路泥石流危险性评价中的应用

基于可拓工程方法,在物元模型理论的基础上建立了公路泥石流危险性评价的物元模型,并采用层次分析法计算物元模型中各评价指标的权系数。通过实际公路泥石流危险性等级的关联度计算,对四川地区雅泸高速公路的5条泥石流沟进行了评价,得出与实际相符合的结论。并与其他评价方法相比表明：该方法不仅可以应用在泥石流危险性评价上,而且所得的结果会更加合理,具有较好的适用性。     

边坡演化的非线性时间序列多元混沌判别

以实测非线性时间序列为对象, 通过估计延迟时间与嵌入维数的相空间重构方法, 采取排除时间相关性点对的方法计算边坡系统关联维数D2;采用改进的Kantz法计算最大Lyapunov指数、以K₂熵作为Kolmogorov熵的近似, 并引入近似熵ApEn及系统复杂度混沌特征指标, 研究了边坡演化的多元混沌特征.通过实例分析, 发现多数边坡系统关联维数D₂为非整数, 最大Lyapunov指数、熵值均大于零以及系统复杂度位于(0, 1) 区间偏小值, 通过与确定性系统特征量的比较, 揭示了边坡系统的混沌特征, 并得出临滑阶段边坡混沌特征最为明显的结论.      

物元可拓评价法的改进及其应用

在对物元可拓评价方法分析的基础上,指出了该方法在水质评价中存在当实测数据超出节域而无法计算的局限性。针对该方法的局限性,本文对原方法进行了改进。用改进的物元可拓评价方法进行了实例分析,结果表明改进的物元可拓评价方法是科学合理的。     

基于未确知测度的边坡地震稳定性综合评价

文章提出一种基于未确知测度理论的边坡地震稳定性综合评价方法,建立了各评价指标的未确知测度函数。根据信息墒理论计算各评判因子的权重,用置信度识别准则进行等级判定,得出了评价结果。该评价方法能解决边坡地震稳定性评价中诸多因素不确定性问题,还能对其进行定量分析。对实际工程中的16个典型的地震边坡进行综合评价,并与灰色聚类法、综合指标法、实测震害的结果进行比较。研究结果表明:未确知测度评价法性能良好,正确率高,具有重要的实用价值,为边坡地震稳定性的综合评价提供了一条新途径。     

高边坡结构可靠度的二次处理有限元分析

本文依据强度折减理论,利用MIDAS/GTS有限元软件,分析计算了高边坡结构的安全系数K,找到边坡滑裂带的位置。在此基础上,对有限元输入数据和输出结果进行二次处理,建立基本随机变量c,f与滑裂带中单元的最大(和最小)主应力1(和3)的拟合关系f1(和f3),将其代入高边坡结构的功能函数Z中,使Z由隐式形式变为显式。基于该显式表示的Z,利用Monte Carlo法计算滑裂带中所有失效单元的可靠指标1,并将其单元面积A1作为权重系数,经过加权平均得到边坡结构的整体可靠指标。上述方法使得结合有限元软件计算边坡结构的整体可靠度得以简化。经实例分析可知,本文提出的方法是合理可行的,可使边坡结构整体可靠性分析得以简化,也可为高边坡结构整体可靠性分析提供理论参考。     

物质点强度折减法及其在边坡中的应用

物质点法适用于模拟连续介质大变形,如边坡失稳全过程。在物质点法中应用强度折减法,用于边坡稳定性评价。与极限平衡法相比,二者安全系数计算值、滑动面位置结果基本一致;与有限元强度折减法相比,物质点法失稳评价标准的物理意义明确。利用物质点法大变形计算优势,评价边坡失稳后的破坏后果,通过算例说明其评价不同安全系数下的滑坡堆积形态及滑移距离的能力,尤其是评价滑坡对临近建筑物的影响程度的能力。物质点强度折减法可用于边坡稳定性评价及边坡破坏后果评价。