胡金富

(首都醫(yī)科大學 附屬北京康復醫(yī)院，北京 100144)

0 前 言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)代工程建設項目也隨之增多，為了適應各類工程建設項目快速發(fā)展的需要，人們對現(xiàn)代土木建設的要求也越來越高，建設的規(guī)模越來越大，工藝越來越復雜。人們不但對工程質(zhì)量的要求更高，還要求以最短的時間完成工程項目，更重要的是還要兼具極高的經(jīng)濟效益。而邊坡失穩(wěn)是現(xiàn)代土木工程項目中經(jīng)常發(fā)生的問題，而造成邊坡不穩(wěn)定的原因有很多，需要在實踐過程中不斷深入研究，找到解決的方案。現(xiàn)在有很多專家提出了不同的意見，例如趙永虎[1]、王潤生[2]等提出運用層次分析法確定邊坡穩(wěn)定性評價中的權重。劉華麗[3]、王新民[4]等研究表明：應用模糊綜合評價法、可靠度分析法可以建立邊坡穩(wěn)定評價體系。而對于邊坡穩(wěn)定性的安全評價，最主要的問題就是確定科學合理的指標權重。

可拓學是一門研究事物開拓規(guī)律，發(fā)現(xiàn)其拓展可能性，并以此來解決問題的學科，在解決邊坡不穩(wěn)定問題的過程中，是從定量指標和定性指標兩個方面來進行深入研究，討論問題是不是具備拓展可能性[5]。本文用可拓物元法建立多級的可拓評價模型，避免遺漏一些以往用傳統(tǒng)方法解決問題時，遮掩的隱藏問題，運用主觀賦權法和客觀賦權法，將兩者進行組合，選擇最有效的方式，從而確保邊坡的穩(wěn)定性，為邊坡的治理提供科學依據(jù)和建議。

1 邊坡穩(wěn)定性評價體系

邊坡穩(wěn)定性評價體系要遵循科學性、合理性、獨立性和可操作性的原則，本文從4個方面組成邊坡穩(wěn)定的評價體系，主要包括地形地貌、地質(zhì)結構、地質(zhì)環(huán)境和巖體性質(zhì)，構建一級指標，再將這些指標進行分類、歸總，選擇邊坡結構類型、軟弱夾層狀況、構造影響程度、地震裂度等16種因素組成評價體系的第2階層指標，建立完善的邊坡穩(wěn)定評價體系。如圖1所示為邊坡穩(wěn)定性評價指標體系。

2 賦權法確定指標權重

根據(jù)相關文獻資料顯示[6]，目前最常見的指標權重確定方法主要是采用主觀賦權法和客觀賦權法。將主觀賦權法中的層次分析法(AHP)確定的權重W1i與客觀賦權法中的熵值法確定的權重W2i進行優(yōu)化組合，得到各級評價指標組合權重值Wi，如公式(1)所示。

Wi=kiW1i+k2W2i(i=1,2，…，n)

(1)

根據(jù)線性加權法，由組合賦權系數(shù)向量M計算而得到的第i個對象的多指標綜合評價值可以表示為：

(2)

為了使計算出來的綜合評價值更合理，更能展現(xiàn)所有評價對象之間的不同，把最佳組合的賦權問題進行轉化，變成求解最優(yōu)化問題，按解題的步驟，最終算出最佳組合的賦權系數(shù)。

圖1 邊坡穩(wěn)定性評價指標體系

3 案例分析

3.1 評價邊坡的穩(wěn)定性

以北京某工程的滑坡現(xiàn)象為例，坡腳部分雖然已經(jīng)建立了護坡，但現(xiàn)場了解到的情況是護坡已經(jīng)出現(xiàn)了裂縫，有些地方已經(jīng)出現(xiàn)變形，甚至有擋土墻還發(fā)生了傾倒，擋墻的上部差不多都被覆蓋，已無法起到應有的作用。邊坡的安全性一般可以劃分為4個等級，包括：極不穩(wěn)定(Ⅳ級)、不穩(wěn)定(Ⅲ級)、較穩(wěn)定(Ⅱ級)和穩(wěn)定(Ⅰ級)，根據(jù)該分級標準建立相應的邊坡穩(wěn)定性評價體系，從而確定評價因子。圖1中所述的16個評價指標，先選取可以進行定性分析的8個指標進行分析，如邊坡結構類型、工程擾動、地面變形情況描述、已有工程地質(zhì)現(xiàn)象、節(jié)理發(fā)育與組合、巖性、構造影響程度、軟弱夾層狀況等，如表1所示。其他的指標需要進行現(xiàn)場采樣進行試驗分析，才能最終確定。

因為每個評價指標都有不同的單位，數(shù)值之間的差距也很大，沒有辦法進行統(tǒng)一的計算，所以對評價的指標，要使數(shù)據(jù)標準化，進行無量綱化處理，根據(jù)公式(3)和公式(4)進行計算。

(3)

(4)

表1 定性指標量化分值和分級

本次測驗是在自然條件下進行的穩(wěn)定性評價，在該條件下，各個評價指標體系中的定性描述、測試結果等都按專業(yè)的打分方法確定最后的數(shù)據(jù)，然后再對指標體系中的定性、定量指標進行無量綱化處理。指標結果如表2所示。

根據(jù)經(jīng)典域、節(jié)域、物元和關聯(lián)度的計算公式[7]，可以計算出各個1級指標的下屬2級指標對應的各邊坡穩(wěn)定性等級的關聯(lián)度，并根據(jù)各級指標無量綱化后實際分值和數(shù)據(jù)，運用主觀權重法和熵權法計算各個1級指標和其對應的2級指標的主客觀權重，根據(jù)最優(yōu)組合賦權法，計算各級指標主客觀復合權重系數(shù)的計算結果如下：ka1=0.565，ka2=0.429，kp1=0.499，kp2=0.499，kt1=0.492，kt2=0.506，kf1=0.475，kf2=0.524。a、p、t、f分別代表1級指標中的C1、C2、C3和C4。根據(jù)上文所述的公式(1)，進行計算，可以確定1級和2級指標的符合權重系數(shù)及關聯(lián)度，如表3所示。

表3 1級指標復合權重及2級指標關聯(lián)度

根據(jù)相關計算公式[8]，對各評價對象的1級指標等級的關聯(lián)度進行確定，其目標層可拓評價結果如果下表4所示。

結合文獻[9]中相關計算公式可以得出總體級別特征值為3.62。由此可見，目標層的邊坡極不穩(wěn)定。

表4 目標層可拓評價結果

3.2 結果分析

從表4目標層的分析結果可知，該滑坡地段的邊坡處在一種不穩(wěn)定的狀態(tài)中，級別特征的變量結果為3.62，也就是說邊坡的穩(wěn)定性在Ⅲ級和IV級之間，并且偏向IV級，所以總體穩(wěn)定性等級確定為IV級，這也與前面所述的評價結果基本一致，從而說明該邊坡需要及時的進行治理。上文只有C2的總體水平相對穩(wěn)定，其他3個類別都極不穩(wěn)定，與當?shù)氐膶嶋H情況基本一致。根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)可以看出:坡高C11和地面變形情況C13的評價等級是Ⅲ級，在邊坡穩(wěn)定性要素中是屬于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，在后期進行整治的時候，一定要注意坡高和地面變形的狀態(tài)。

4 結 語

以北京某工程的邊坡實際情況為例，總結了該邊坡的穩(wěn)定性影響因素，并構建了多級可拓模型的邊坡穩(wěn)定性評價體系，從而減少了過去因為評價體系標準不統(tǒng)一，導致各種評價因素難以分析的現(xiàn)象，在評價的時候可以更好的加以區(qū)分。在計算評價指標的復合權重時應用最優(yōu)組合賦權的方法，將熵值法計算分析出來的客觀權重數(shù)據(jù)與用層次分析法得出的主觀權重數(shù)值進行最佳組合，從而獲取影響邊坡穩(wěn)定性要素的復合權重數(shù)據(jù)并在重視主觀經(jīng)驗的同時，也考慮了客觀性評價對邊坡穩(wěn)定性的影響。