一种基于熵权-层次分析模糊综合评价法的深基坑稳定性评估方法技术

一种基于熵权

【技术实现步骤摘要】
一种基于熵权
‑
层次分析模糊综合评价法的深基坑稳定性评估方法


[0001]本专利技术属于建筑工程施工
，涉及一种基于熵权
‑
层次分析模糊综合评价法的深基坑稳定性评估方法。

技术介绍

[0002]深基坑的稳定性受地层条件、地下水分布以及周边建筑环境等诸多因素的影响，支护结构设计与实际工程需要常存在一定的偏差。而监测数据可实时反映相应部位岩土体的受力和变形，对基坑支护结构的设计与调整具有重要的指导作用。因此，针对深基坑稳定性评估，开展监测数据分析方法研究，具有重要的工程价值和科学意义。
[0003]目前，常采用的深基坑稳定性评估方法主要有：故障树法、WBS法、层次分析法、模糊综合评价法，以及熵权法等。其中，故障树法和WBS法可通过定性分析，对影响深基坑稳定的因素及逻辑关系做出简洁、形象地描述。但是，它们的分析过程较为复杂，且对深基坑稳定缺乏系统的定量考虑。虽然层次分析
‑
模糊综合评价法系统的考虑了影响深基坑稳定的因素，并将其全面分解，结构清晰，弥补了以上两种方法的不足。但是，层次分析法过于强调决策者经验水平的作用，使得评价指标权重的确定含有一定的主观因素。熵权法能够客观的考虑单个影响因素的作用，但因在当前的深基坑施工研究领域尚未形成一套公认的标准评价指标模型，所以单纯以熵权法作指标权重分析，很容易偏离实际结果。并且，在以往的深基坑施工安全状态等级划分中，安全等级常被划分为3
‑
4级，精度较低，警戒值的选取、确定需要凭借专家经验设置，忽略了风险发生和破坏损失等因素对深基坑稳定性评估的影响。

技术实现思路

[0004]根据上述提出的技术问题，本专利技术提供一种基于熵权
‑
层次分析模糊综合评价法的深基坑稳定性评估方法。本专利技术提出差异系数，并基于此系数对层次分析法和熵权法计算得出的各项指标权重进行线性加权组合，结合细化后的深基坑施工安全状态等级评定表，综合定量地考虑深基坑的稳定状态。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术手段如下：
[0006]一种基于熵权
‑
层次分析模糊综合评价法的深基坑稳定性评估方法，包括如下步骤：
[0007]S1、构建评价指标体系；
[0008]S2、基于层次分析法，确定评价指标权重；
[0009]S3、基于熵权法，对评价指标权重进行修正；
[0010]S4、确定指标综合权重；
[0011]S5、安全等级的划分；
[0012]S6、确定安全等级；
[0013]S7、模糊综合评判，得到评价分值。
[0014]进一步地，所述步骤S1的具体实现过程如下：
[0015]S11、根据基坑在施工过程中的主要变形，例：支护结构变形、周围环境变形和坑内环境的监测等，确定影响深基坑稳定性的指标因素，构建递阶层次评价指标体系；
[0016]S12、设定指标概率等级，搭建影响深基坑安全稳定性的多层级指标评估模型。例：一级指标包括深基坑支护结构、周围环境和坑内环境等。每个一级指标又由若干个二级指标决定，二级指标的内容可分为结构桩水平位移、结构桩竖向位移、周围建筑物沉降、周围建筑物倾斜、基坑内外地下水位变化等。
[0017]进一步地，所述步骤S2的实现过程如下：
[0018]S21、采用层次分析法对同一层级中各指标因素相对上一层而言进行两两比较，对每一层中各指标因素相对重要性给出一定的判断，结合1
‑
9标度法对其重要性进行评分，构造出每个层次的判断矩阵A；
[0019]S22、对判断矩阵A进行假设，假设如下：
[0020][0021]其中，a
ij
为指标i和指标j的相对重要程度比值；
[0022]S23、将判断矩阵A的每一行相乘，得到新的向量
[0023][0024]S24、将w每个分量开n次方，并对其进行归一化处理，最终得到权重向量W
i
：
[0025]其中(i＝1，2，
…
，n)
[0026]S25、引入一致性指标，如下：
[0027][0028]其中，λ
max
表示判断矩阵的最大特征根，CI数值越大，则判断矩阵的一致性越差。
[0029]S26、利用一致性指标与随机一致性指标RI做一致性检验：
[0030]当一致性比率则表示通过检验，认为层次分析的排序结果满足一致性，特征向量即为权向量；若不通过，则重新构造判断矩阵或对矩阵中的元素进行调整，直到满足一致性检验。
[0031]进一步地，所述步骤S3的实现过程如下：
[0032]S31、通过一致性检验后，对判断矩阵A进行标准化处理，记为R：
[0033]其中
[0034]S32、对判断矩阵A进行标准化处理后，计算每个评价指标的熵E
j
：
[0035][0036]在评价过程中，如果熵值越大，说明评价结果可信度越低；反之，熵值越小，说明评价结果可信度越大；
[0037]S33、利用每个指标的偏差度d
j
，计算每个指标的修正系数μ
j
：
[0038]其中d
j
＝1
‑
E
j
[0039]S34、利用修正系数μ
j
修正层次分析法计算的初始权重W
j
，得出熵权法修正后的权重系数θ
j
：
[0040][0041]进一步地，所述步骤S4的实现过程如下：
[0042]提出权重指标差异系数ρ，采用线性加权将权重W
j
与权重修正系数θ
j
进行组合计算，确定指标综合权重w
j
：
[0043]w
j
＝ρW
j
+(1
‑
ρ)θ
j
[0044]其中，ρ表示层次分析法所确定的权值占组合权重的比例；1
‑
ρ表示熵权法计算的权值占组合权重的比例。
[0045]其中所述层次分析法所确定的权值占组合权重的比例，即权重指标差异系数ρ根据所需要的具体情况确定，差异系数ρ的求解，计算如下：
[0046][0047]其中，P
i
(i＝1,2,3,
…
n)为层次分析法权重值按升序后排列的向量，n为评价指标数目。
[0048]进一步地，所述步骤S5中：根据风险发生的概率和事故破坏带来的损失程度划分安全等级。
[0049]进一步地，所述步骤S6的实现过程如下：
[0050]S61、将评价指标的实测数据，代入深基坑施工安全状态等级评定参考指标的标准
区间内，确定单个指标关于各状态等级的隶属度，记为r
ij
；
[0051]S62、形成任意单个指标关于所有状态等级的评判集合，根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于熵权
‑
层次分析模糊综合评价法的深基坑稳定性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、构建评价指标体系；S11、根据基坑在施工过程中的主要变形，确定影响深基坑稳定性的指标因素，构建递阶层次评价指标体系；S12、设定指标概率等级，搭建影响深基坑安全稳定性的多层级指标评估模型；S2、基于层次分析法，确定评价指标权重；S3、基于熵权法，对评价指标权重进行修正；S4、确定指标综合权重；提出权重指标差异系数ρ，采用线性加权将权重W
j
与权重修正系数θ
j
进行组合计算，确定指标综合权重w
j
：w
j
＝ρW
j
+(1
‑
ρ)θ
j
其中，ρ表示层次分析法所确定的权值占组合权重的比例；1
‑
ρ表示熵权法计算的权值占组合权重的比例；所述层次分析法所确定的权值占组合权重的比例，权重指标差异系数ρ根据所需要的具体情况确定，差异系数ρ的求解，计算如下：其中，P
i
(i＝1,2,3,
…
n)为层次分析法权重值按升序后排列的向量，n为评价指标数目；S5、安全等级的划分；根据风险发生的概率和事故破坏带来的损失程度划分安全等级；S6、确定安全等级；S61、将评价指标的实测数据，代入深基坑施工安全状态等级评定参考指标的标准区间内，确定单个指标关于各状态等级的隶属度，记为r
ij
；S62、形成任意单个指标关于所有状态等级的评判集合，根据最大隶属度原则确定评价指标所处于的安全稳定状态等级，评判集合如下：r
i
＝{r
i1
，r
i2
，r
i3
，
…
ri
m}S63、由底层的模糊综合评判依次向上一层次集成，得到总评价矩阵R
′
：S7、模糊综合评判，得到评价分值；S71、根据步骤S4中确定的指标综合权重w
j
和步骤S63中得到的总评价矩阵R
′
，得到模糊评价结果，如下：B＝W
×
R
′
＝(b1，b2，
…
，b
m
)其中，B为模糊评价结果，W为修正后的权重矩阵，R'为隶属度矩阵，根据最大隶属度原
则max{b
j
}(j＝1,2,3,
…
m)，确定深基坑综合安全...

【专利技术属性】
技术研发人员：张正虎，张凯，刘铁新，梁正召，韩鞠，詹必雄，
申请(专利权)人：中建一局集团建设发展有限公司，
类型：发明
国别省市：