陳守華，張玉忠，龐璽強

(1．聊城市公路工程總公司第三工程處，山東聊城252000;2．菏澤市公路局，山東菏澤274000;3．山東省交通工程監(jiān)理咨詢公司，山東濟南250000)

在膨脹土地區(qū)進行工程建設(shè)，需要正確區(qū)分膨脹土與非膨脹土，并對膨脹潛勢進行分類，以便為工程的設(shè)計和施工提供合理的參數(shù)。必須選擇反映膨脹土基本特性的相關(guān)指標對膨脹土進行判別與分類，單指標的獲取往往具有片面性、隨機性和不確定性，靠單一指標對膨脹土進行判別與分類不能全面反映土性，有時甚至會出現(xiàn)誤判、漏判。采用能夠反映膨脹土本質(zhì)的指標進行多指標模糊綜合分析是一種較理想的方法。本文選用多項指標作為模糊分析的判別因子，建立了各判別因子的隸屬函數(shù)，并在實際工程中進行應(yīng)用，取得了很好的效果，為膨脹土判別與分類研究提供了較好的途徑。

1 建立模型

模糊綜合評判法是運用模糊數(shù)學理論對膨脹土分類的優(yōu)劣進行多個因素評價或多層次評價的一種數(shù)學綜合分析方法，在全面分析主要構(gòu)成指標的基礎(chǔ)上，通過指標的優(yōu)劣等級分值評定，采用定性因素定量化表述的方法將定性因素和定量因素統(tǒng)一進行模糊變換過程加以量化，其特點是將難以定量的影響因素，通過隸屬度和權(quán)重來進行分析比較，建立與系統(tǒng)評價一致的模糊關(guān)系，運用模糊評判模型進行合成運算，得到最優(yōu)的評價結(jié)果。本文采用一級模型進行綜合評判。應(yīng)用模糊綜合評判法的基本步驟如下。

1.1 確定評價備選集

備選集是各種路段膨脹土因素集的集合:U=(U1，U2，U3，…，Un)。

膨脹土分類的綜合評價方案指標分為定性和定量指標兩大類。

(1)對于定性指標的評價一般采用專家評分法，指標體系的構(gòu)建應(yīng)遵循科學性全面性協(xié)調(diào)性、可行性和層次性的原則，即對那些事物類屬標準不明確，不能確切歸類的事物分類為四個等級。各等級的界定沒有明顯的標準而是根據(jù)各個事物的具體情況由邀請的專家給各方案相應(yīng)指標給出具體分值。

(2)對于定量指標采用分段函數(shù)計算標書中各方案指標值。

1.2 確定方案評價指標集

方案評價指標集:V=(V1，V2，V3，…，Vn)

在進行膨脹土分類的綜合評價時，科學地選定評價指標體系，選取反映膨脹土基本特性的標準吸濕含水率(V1)、塑性指數(shù)(V2)、自由膨脹率(V3)、液限(V4)及小于0.002 mm膠粒含量(V5)為主要判別指標。

1.3 由專家評價給出各參評指標權(quán)重值

根據(jù)工程要求和實際情況，考慮各因素分量對系統(tǒng)的影響不等同的，以權(quán)重來反映，權(quán)重表達為:A=(a1，a2，a3，…，an)，滿足條件權(quán)重值確定的方法有許多，本文采用專家評分法。

(1)構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣，把各參評指標進行兩兩對比，并把重要程度數(shù)量化。將所有指標一對一地進行比較，常用表格的形式進行，為便于比較各因素，將各因素分別對應(yīng)列為行與列的一項。如需比較第i與第j個因素時，可按評分辦法打分。如認為兩個因素同等重要時，則在第i行第j列處打上2分;同時在第j行第i列處也打2分。如認為第i個因素較第i+1個因素重要，可在第i行第j列處打3分，而在第j+1行第i列處打1分。如認為第i個因素比第i+1個因素重要的多時，可在第i行第j列處打4分，而在第j行第i列處打0分。然后將各行所得分數(shù)相加，算出該行得分占總得分數(shù)的百分比即為該行的權(quán)重ai，便可得出權(quán)重矩陣A。

(2)計算相對重要性權(quán)重。

(3)計算最大特征根值并進行一致性檢驗。

1.4 評價指標的處理

評價指標的處理方法有多種方法，本文采用最大評價指標的貢獻，因此選用其中最大隸屬度法，取最大的評價指標相對應(yīng)的分類方案為最優(yōu)。計算分類綜合評定向量的優(yōu)先度，選擇隸屬度值最大者為最優(yōu)等級，作為優(yōu)選的依據(jù)。

2 實例工程應(yīng)用

選取某高速公路沿線各標段采集的典型土樣，分別進行了基本物理性質(zhì)試驗，即吸濕含水率(V1)、塑性指數(shù)(V2)、自由膨脹率(V3)、液限(V4)及小于0.002 mm膠粒含量(V5)五項指標的測定。表1給出膨脹土的四個分級標準。

表1 膨脹土的分級標準

膨脹土的判別以反映膨脹土基本特性的自由膨脹率、界限含水量、塑性指數(shù)、標準吸濕含水率、粒度組成等參數(shù)作為判別指標。以上指標是常用的判別指標，具有較好的可操作性、廣泛性、實用性，本文選取這些指標作為膨脹土判別與分類的基本指標(表2)。

表2 高速公路工程的膨脹土指標數(shù)據(jù)

綜合指標權(quán)重采用w=(0.20，0.15，0.20，0.30，0.15);

高速公路工程膨脹土指標數(shù)據(jù)的模糊評價計算如下:

根據(jù)模糊集理論的綜合評判最大隸屬度概念，隸屬度最大者公路工程的膨脹土指標數(shù)據(jù)模糊評價顯示，路段標號K153+670的膨脹土屬于中等膨脹土。

3 結(jié)束語

模糊數(shù)學方法能綜合多種判別指標來建立工程膨脹土的類別判別，從而可以定量地確定膨脹土各等級的隸屬度。采用吸濕含水率(V1)、塑性指數(shù)(V2)、自由膨脹率(V3)、液限(V4)及小于0.002 mm膠粒含量(V5)五項指標的測定。給出膨脹土的四個分級標準。為膨脹土的綜合分級提供了一種新的方法。

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［3］李民，謝遠新，陳剛．渝湛高速公路重塑膨脹土的判別研究［J］．山西建筑，2007，33(9):334－335