水利工程论文-作揖沱崩滑堆积体稳定性模糊评.doc水利工程论文-作揖沱崩滑堆积体稳定性模糊评.doc

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水利工程论文作揖沱崩滑堆积体稳定性模糊评摘要本文将模糊数学方法应用于工程实际中,建立了滑坡稳定性的模糊综合评价模型。将滑坡的稳定性分为五个等级,确定出了影响边坡稳定的19个因子及其分级标准,据各影响因子在引起滑坡滑动中的重要程度,给出了各因子的二级权重。建立了计算各影响因素隶属度的隶属函数和专家评定结果。利用建立的模糊综合评价模型对宋家庄作揖沱崩滑堆积体进行评价,评价结果与实际情况相吻合。关键词滑坡稳定性模糊数学隶属度权值1序言斜坡稳定性评价是一个非常复杂的工程地质问题,自然条件形成的岩土体斜坡的稳定性总是具有不确定性和模糊性。传统的边坡稳定性定量分析方法大多只是针对滑坡体本身的结构特点,从力的角度分析,将滑坡体分块,利用力的平衡或者力矩平衡而给出的斜坡稳定性系数。这种方法的难点就在于评价之前要先确定出明确的滑动面,而且它很难考虑滑坡体本身以外别的(如人为等)因素。另外滑坡体各种影响因素在促使滑坡体滑动时所起的作用并不是完全相同,在传统的评价方法中没有很好的考虑各因素之间的关系及主次,在实际中不同的滑坡它的滑动机制不同,滑动影响因素所起的作用自然也不一样。二级模糊评价方法就较好的解决了边坡的各种不确定性和模糊性。2作揖沱崩滑堆积体的基本特征作揖沱崩滑堆积体位于楠木园乡韦家荒村(图1),西起煤炭沟,东至小对窝子湾,南大致以F2断层为界,北抵长江。它处于鄂西五峰山暴雨区边缘,多年平均降雨量11985MM,最大年降雨量14392MM,最小年降雨量6815MM。地表水简单,由长江、煤炭沟和阴沟暂时性流水构成地表水网。煤炭沟及阴沟,横断面呈V字形,纵坡较陡,有跌水陡坎,局部有基岩出露,切割深度一般10~30M。作揖沱崩滑堆积体地貌上总体呈中部下凹、东西两侧稍稍突起的向长江倾斜的斜坡,堆积体以碎块石、块石、碎块石夹土为主,结构松散。依据地表试坑渗水及钻孔注水试验,崩滑堆积体就整体来说透水性能好。据钻孔资料表明作揖沱崩滑堆积体内上层滞水为降雨敏感型。由钻孔ZK1、ZK2揭露的地下水位基本与江水位齐平表明,崩滑堆积体前缘地下水与江水位的变动密切相关,水位变幅可达40余米,属江水敏感型。地表、地下水均无色、无味、无臭、透明,且地下水对混凝土的侵蚀性非常弱。基岩岩石在长期风化营力的作用下,原岩的矿物成分、结构、构造和其他性质,部分或全部发生变化,形成覆盖于新鲜母岩之上,但未完全脱离母岩的多个风化带。区内劈理和裂隙较发育,附近出露有规模较大的断层。人类活动是以开发小型的自然资源为主要特点,在地表进行了大片坡地的开发。3模糊评价方法模糊评价方法是应用模糊变换理论和最大隶属度原则,综合考虑被评判事物或其属性的相关因素,进而进行等级或级别的评价的一种方法。1确定模糊评价等级集合,下标为第评价等级。图1作揖沱崩滑堆积体平面图2确定对象集合,下标为评价中的影响因素。各评价对象的评价模糊集合为,评价出第个影响因素对各个等级的隶属度。3确定影响因素评价权重的模糊集合且。4进行综合评价,评价出评价对象对各个影响因素的隶属度。4综合价因子的确定边坡稳定性程度的划分在国内外皆有不同,这里将其分为五个等级稳定(Ⅰ),较稳定(Ⅱ),一般(Ⅲ),较不稳定(Ⅳ),不稳定(Ⅴ)。据已有的研究成果及各种规范和手册,确定出了影响边坡稳定性的因素及其分级标准如表1。表1影响因素及分级标准级别因素稳定Ⅰ较稳定Ⅱ一般稳定Ⅲ较不稳定Ⅳ不稳定Ⅴ地质结构(1)岩土性质坚石1次坚石2软石3硬土4普通土5(2)结构面发育程度不发育1较不发育2一般3较发育4发育5(3)粘聚力KPA>2201208050<50(4)内摩擦角>37291913<13(5)地质构造不发育1较不发育2一般3较发育4发育5地形地貌(6)地形平坦1在Ⅰ,Ⅲ之间2丘陵3在Ⅲ,Ⅴ之间4山区5(7)边坡总坡角<15253545>45(8)边坡高度M<50100150200>200(9)坡面形态凸形坡1直形坡2凹形坡3“S”形坡4复杂坡5(10)冲沟切割深度M<30456080>80水文气象条件(11)年平均降雨量MM<150250300400>400(12)岩土体透水性差1较差2一般3较好4好5(13)含水层积水条件差1较差2一般3较好4好5(14)地下水动态影响无1微2弱3较强4强5(15)地表水影响无1微2弱3较强4强5(16)地下水侵蚀性无1微2弱3较强4强5其它因素(17)地震烈度<ⅢⅤⅦⅧ>Ⅷ(18)人为因素无1微2弱3较强4强5(19)基岩分化程度无1微2弱3较强4强5依据各影响因素在引起滑坡滑动时所起的作用和重要程度的不同,确定出了各影响因素的各级权重如表2(在本文中采用两级权重评价法)。表2影响因素各级权重影响因素一级权重二级权重地质结构(1)岩土性质03004(2)结构面发育程度015(3)粘聚力KPA020(4)内摩擦角020(5)地质构造015地形地貌(6)地形02002(7)边坡总坡角030(8)边坡高度M015(9)坡面形态015(10)冲沟切割深度M020(11)多年平均降雨量MM025水文气象条件(12)岩土体透水性01503(13)含水层积水条件010(14)地下水动态影响020(15)地表水影响020(16)地下水侵蚀性010其它因素(17)地震烈度03001(18)人为因素040(19)基岩分化程度0305隶属度的确定在模糊评价中,通过用隶属函数所求出的隶属度来考虑滑坡稳定性各等级之间的模糊性,本文依据前人的经验,隶属函数及隶属度的确定采用了公式法和专家评定法。对于表1中连续性影响因素公式(1)计算其各级隶属度,对于表1中其它离散型影响因素则采用专家评定法如表3。隶属度隶级别107502500000000020150700150000003000015070015000400000001507001550000000000250751213141115表3离散型影响因素隶属度6宋家庄滑坡稳定性评价根据作揖沱滑坡堆积体基本地形地貌,水文地质条件等实际情况,对其进行了详细的二级稳定性综合评价。(1)一级综合评判分别对地质结构,地形地貌,水文气象和其它因素中各因子进行一级模糊综合评价。地质结构一级评价地形地貌条件一级评价水文气象一级评价其它因素一级评价(2)二级综合评价将地质结构,地形地貌,水文气象和其它因素作为单个因子进行二级模糊综合评价。
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