边坡稳定性模糊综合评价方法

边坡稳定性模糊综合评价方法

谭捍华

贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司贵阳550022

摘要：本文在介绍结合层次分析的模糊评价方法的基础上，分析了影响边坡稳定性的因素，建立了基于层次分析的边坡稳定性模糊综合评价方法。

1、基于层次分析的模糊评价方法

实际自然环境和工程条件下，影响边坡稳定性的因素是十分复杂的，同时其分级界限也是非常模糊的。对边坡稳定性产生影响的各指标也大多是不确定性指标，没有清晰的界限，因此，这些因素对边坡稳定性的影响很难用传统的数学或物理模型加以度量，也很难将这些复杂的影响因素综合成一个元素进行评价。可见，边坡的稳定性评判是一个复杂的系统问题。因此，作为数值分析方法的补充，研究还采用结合层次分析的模糊评价方法对边坡的稳定性进行分析。

2、边坡稳定性影响因素及其权重的确定

从工程地质的角度出发，将影响边坡稳定性的因素归结为地层岩性、地形地貌、地质构造、水文地质、物理地质现象以及地应力等六个类别。在本模型的执行过程中，用户可以根据目标边坡的具体特征选择相应的因素。同时，各个因素对于边坡稳定性的影响程度难以使用确定性的方法来直接判定，所以本文采用层次分析法（AHP）通过因素之间的两两比较来确定各因子的相对权重。

层次分析法（TheAnalyticalHierarchyProcess，AHP）是上世纪70年代，由美国运筹学家托马斯•塞蒂（T.L.Saaty）提出的一种系统化、层次化、定性与定量相结合的决策分析方法。运用这种方法，决策者通过将复杂问题分解为若干层次和因素，再逐层在各因素之间进行两两比较和计算，最终确定诸多因素的整体关系，为最佳方案的选择提供依据。1982年，层次分析法首次引入我国，现今已普遍应用于经济计划和管理、能源政策和分配、军事指挥、交通运输、农业、教育、医疗和环境等领域，并取得了一系列成果。该法是系统工程中经常使用的一种简便方法，适用于难以完全用定量方法来分析与决策的多因素、多层次、多目标的复杂系统和工程问题，它可以将决策者的主观判断用数量形式加以表达和处理，使主观判断尽可能与客观实际情况相符。

（1）建立层次结构模型

建立层次结构模型是使用层次分析法的基础，其作用是将实际问题分解为自上而下的若干层次，该模型实际反映系统中各概念之间的逻辑关系。层次结构模型的最上层为目标层，中间可以有一个或多个层次，称为指标层。

（2）构造判断矩阵

为使各指标的相对重要程度加以定量化，引入托马斯•塞蒂的标度方法。

（3）判断矩阵的一致性检验与权向量求解

表1平均随机一致性指标

3、模糊评价方法与标准

边坡稳定性等级的评价是一项很复杂很模糊的工作，由于涉及的因素很多，各因素之间又相互制约相互牵连，同时它们对稳定性分级的标准也是外延不清晰的模糊概念，这类问题用经典的数学模型难以定量描述，模糊理论则是解决此类模糊问题的有效手段之一。

4、模糊评价模型的实现

根据边坡稳定性模糊综合评价原理，研究使用mxml搭建前台用户界面，同时搭配ActionScript语言进行后台算法的编写，构建了模糊综合评价模型。

前述内容将影响边坡稳定性的因素归纳为地层岩性、地形地貌、地质构造、水文地质、物理地质现象等六个类别，但在实际的边坡稳定性分析过程中，并非每次都会使用到所有的指标，所以模型中应设计指标选择模块。在实际使用过程中，由用户根据实际情况勾选评价指标。

判断矩阵根据用户选择的指标对应生成，由上述内容可知，判断矩阵是正互反矩阵，即，因此在判断矩阵只需输入上半对角阵的两两指标比较值，下半对角阵可根据上半对角阵的输入值自动补全。假设输入如式（4）所示的判断矩阵，首先应对其进行一致性检验。

最后，根据模糊矩阵和指标权重向量，由式（3）计算得出边坡稳定性对于“好、中、差”3个等级的隶属度向量为。即可以认为该边坡稳定性对于“好”的隶属度为0.613，对于“中”的隶属度0.200，对于“差”的隶属度为0.187，根据模糊数学最大隶属度原则，该边坡的稳定性当属“好”，。如计算得出的不同等级的隶属度值同为较大值且非常接近，则认为此边坡无法使用模糊评判方法得出其明确的隶属等级，应结合其他方法做进一步分析评判。