模糊綜合評(píng)判法在某水電站左壩肩巖體穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用

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1、模糊綜合評(píng)判法在某水電站左壩肩巖體穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用//.paper.edu.cn-1-模糊綜合評(píng)判法在某水電站左壩肩巖體穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用杜飛翔，李峰昆明理工大學(xué)，云南昆明（650093）摘要：在拱壩安全性的影響因素中，不僅存在隨機(jī)性因素，而且還有大量的模糊性因素。研究表明，模糊性因素同樣對(duì)拱壩的安全度有一定的影響。在以往的評(píng)述壩肩巖體安全度的方法中均沒有考慮該因素的影響。本文根據(jù)模糊集合理論，利用基于模糊數(shù)學(xué)的模糊綜合評(píng)判法和概率理論，以及目前廣泛應(yīng)用在各類工程安全度評(píng)價(jià)中的結(jié)構(gòu)可靠度理論，分別

2、建立了壩肩巖體穩(wěn)定的模糊綜合評(píng)判法和模糊隨機(jī)可靠度計(jì)算模型。模糊綜合評(píng)判法的優(yōu)勢(shì)在于理論上能夠考慮所有模糊因素，對(duì)壩肩巖體穩(wěn)定進(jìn)行綜合的定性評(píng)價(jià)，計(jì)算方法簡(jiǎn)單，操作方便。本文根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)規(guī)范，提出了13種影響壩肩巖體穩(wěn)定的影響因素，其中包括10種定量因素和3種定性因素，并且構(gòu)造了各因素的隸屬函數(shù)，還根據(jù)專家調(diào)查法和統(tǒng)計(jì)方法確定了各級(jí)因素的權(quán)重系數(shù)，利用二級(jí)模糊綜合評(píng)判法對(duì)壩肩巖體進(jìn)行綜合評(píng)判。關(guān)鍵詞：模糊數(shù)學(xué)；模糊綜合評(píng)判法；隸屬函數(shù)；壩肩穩(wěn)定1.引言水利水電工程壩肩邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是一項(xiàng)很

3、復(fù)雜的綜合性工作,目前仍處在定性~半定量階段。在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常涉及到許多因素的確定，根據(jù)這些因素的性質(zhì)，通?？梢苑譃閮纱箢悾捍_定性因素和不確定性因素。在不確定因素中，特別是模糊性因素[1]，研究表明模糊性因素同樣影響結(jié)構(gòu)的安全度。壩肩巖體穩(wěn)定性涉及的影響因素眾多，以往的計(jì)算方法大多對(duì)其影響因素進(jìn)行了簡(jiǎn)化或省略。在模糊集合理論中有一種模糊綜合評(píng)判法，其在理論上可以考慮所有影響因素，綜合考慮各影響因素的重要性程度，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行綜合評(píng)判。本文利用這種方法，建立壩肩巖體穩(wěn)定的模糊綜合評(píng)判法的計(jì)算模型。該方

4、法的優(yōu)勢(shì)是，理論上可以綜合考慮所有影響因素，對(duì)于壩肩穩(wěn)定本身就是一個(gè)模糊性很大的問(wèn)題，因此在評(píng)判結(jié)果中采用了模糊性的語(yǔ)言對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。2.模糊綜合評(píng)判法模糊綜合評(píng)價(jià)是應(yīng)用模糊變換原理和最大隸屬度原則,綜合考慮被評(píng)事物或其屬性的相關(guān)因素,進(jìn)而進(jìn)行等級(jí)或類別評(píng)價(jià)。先確定兩個(gè)模糊子集。一個(gè)是模糊綜合評(píng)價(jià)等級(jí)決擇評(píng)價(jià)集合V：V=（V1,V2,??,Vn）式中：下標(biāo)n為評(píng)價(jià)等級(jí)數(shù);另一個(gè)是評(píng)價(jià)對(duì)象的關(guān)聯(lián)因素集U：U=（u1,u2,??,um）式中：下標(biāo)m為關(guān)聯(lián)因素個(gè)數(shù)。ui的單因素評(píng)價(jià)子集為ri=（ri1,r

5、i2,??,rin）m個(gè)關(guān)聯(lián)因素的評(píng)價(jià)子集的集合構(gòu)成總的評(píng)價(jià)矩陣R：//.paper.edu.cn-2-????????????????????????=mnmmnnrrrrrrrrrR.....................212222111211由(U,V,R)構(gòu)成了一個(gè)綜合評(píng)價(jià)模型,或稱綜合評(píng)價(jià)空間。各關(guān)聯(lián)因素對(duì)于所評(píng)價(jià)的事物或其屬性具有不同的重要程度,可用模糊子集A表示：A=(a1,a2,??,am)0≤ai≤1,（i=1,2,??,m）式中：ai為ui對(duì)A～的隸屬度,是單因素ui在總評(píng)價(jià)

6、中影響程度的度量,作為權(quán)系數(shù),需滿足11=∑=mia。于是,可進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)B：B=AoR記B=(b1,b2,??,bm)，它是V上的一個(gè)模糊子集。式中，o為廣義模糊運(yùn)算，bj(j=1,2,??,m)簡(jiǎn)記為模型M(＊·，＊+)，其中*·為廣義模糊“與”運(yùn)算，*+為廣義模糊“或”運(yùn)算，M(＊·，＊+)可表為無(wú)窮多具體的形式，但在實(shí)際運(yùn)用中通常用主因素突出型M(·,V)，M(,∧○+)，加權(quán)平均型M(·,○+)，M(·,+)，主因素決定型M(,∧V)以及極小型M(乘冪,)∧。其中前5個(gè)模型按最大隸屬度

7、原則選擇最大的bj所對(duì)應(yīng)的等級(jí)Vj就得到各自的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。在復(fù)雜的系統(tǒng)中由于要考慮的因素較多，各因素之間往往還有層次，并且許多因素還具有比較強(qiáng)烈的模糊性，若用一級(jí)模糊綜合評(píng)判模型，則難以比較系統(tǒng)中事物之間的優(yōu)劣次序，得不出有意義的評(píng)判結(jié)果[2]。此時(shí)，需要用二級(jí)或更多級(jí)的模糊綜合評(píng)判。多級(jí)模糊綜合評(píng)判與一級(jí)模糊綜合評(píng)判的計(jì)算方法幾乎一樣，即分別對(duì)各級(jí)運(yùn)用一次模糊綜合評(píng)判，然后將計(jì)算結(jié)果作為已知值，再對(duì)上一級(jí)進(jìn)行模糊評(píng)判運(yùn)算，以此類推，從而得出最終的評(píng)判結(jié)果。3.壩肩巖體穩(wěn)定性分析的模糊綜合評(píng)判法根

8、據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，壩肩巖體穩(wěn)定性的分類也有不同。根據(jù)本方法的特點(diǎn)，將壩肩巖體分為5個(gè)評(píng)判等級(jí)，即:很穩(wěn)定、穩(wěn)定、一般、不穩(wěn)定和很不穩(wěn)定，分別用Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ表示。壩肩巖體穩(wěn)定的影響因素眾多，根據(jù)國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及大量實(shí)際工程的經(jīng)驗(yàn)資料，選取了13種對(duì)壩肩巖體影響較大且容易確定的因素。（見表3-1）因?yàn)橛绊懸蛩剌^多，因此采用二級(jí)模糊綜合評(píng)判方法對(duì)壩肩巖體進(jìn)行評(píng)判，該方法的優(yōu)點(diǎn)是能使重要影響因素突出比較符合實(shí)際。表3-1壩肩巖體作用因素等級(jí)表壩肩巖體穩(wěn)定性的評(píng)判等級(jí)因素ⅠⅡⅢ