一种边坡稳定性评价方法技术

本发明专利技术提供了一种边坡稳定性评价方法，其特征在于，为了评价边坡稳定性，提出一种考虑多目标因素的边坡稳定性评价方法，充分利用了逼近理想解的排序方法(TOPSIS)的多目标决策分析过程，运用待评价边坡指标实际数据计算指标权重，避免了指标权重主观赋权影响，大大简化了计算过程。待评价边坡数量不受模型限制，可同时进行多个边坡稳定性评价。评价指标可根据实际情况灵活调整，模型精细度高，有利于普及使用，实现了综合、客观、可靠的边坡稳定性评价方法。

A Slope Stability Evaluation Method

【技术实现步骤摘要】
一种边坡稳定性评价方法
本专利技术涉及露天矿、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。
技术介绍
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，本专利技术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。
技术实现思路
本专利技术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
技术介绍
中存在的上述问题。本专利技术的技术方案是：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。本专利技术的有益效果是：本专利技术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，从而验证本专利技术提供的边坡稳定性评价方法可行性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种边坡稳定性评价方法，其特征在于，利用了逼近理想解的排序方法(TOPSIS)的多目标决策分析过程包括以下步骤:S1：确定边坡稳定性评价指标体系，包括坡体形态、坡高、坡角、坡体结构、岩土体特性、新构造运动特征、年降雨量、场地地震烈度等等；S2：确定待评价边坡评价指标的实际数据；S3：建立所述评价指标的加权决策矩阵Y；S4：计算待评价边坡的所述实际数据与所述评价指标的相对贴近度，判断待评价边坡稳定性等级。

【技术特征摘要】
1.一种边坡稳定性评价方法，其特征在于，利用了逼近理想解的排序方法(TOPSIS)的多目标决策分析过程包括以下步骤:S1：确定边坡稳定性评价指标体系，包括坡体形态、坡高、坡角、坡体结构、岩土体特性、新构造运动特征、年降雨量、场地地震烈度等等；S2：确定待评价边坡评价指标的实际数据；S3：建立所述评价指标的加权决策矩阵Y；S4：计算待评价边坡的所述实际数据与所述评价指标的相对贴近度，判断待评价边坡稳定性等级。2.根据权利要求1所述的一种边坡稳定性评价方法，其特征在于，上述步骤S3中的所述加权决策矩阵Y具体包括以下步骤：①建立标准决策矩阵X；②对标准决策矩阵规范化，规范化决策矩阵Z计算如式(1)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(2)所示；其中：Wj为第j个评价指标的权重；aj为待评价边...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文强，汪小刚，赵宇飞，张小宝，刘立鹏，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津,12