王 威，楊正玉，劉順青，黃貝貝，武 旻

（1.江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊(duì)，江蘇鎮(zhèn)江212001；2.江蘇科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212005）

近年來各類工程安全評估方法的研究已成為工程界和學(xué)術(shù)界的熱點(diǎn)問題［1］。擋土墻安全評估方面，萬國環(huán)等［2］通過對重力式擋土墻安全性各要素進(jìn)行打分，最后根據(jù)分值確定擋土墻的安全等級；楊昊等［3］對擋土墻的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分類和評估，得到了一套針對擋土墻綜合質(zhì)量的安全評估標(biāo)準(zhǔn)； 陳立國等［4］針對重力式擋土墻，采用地質(zhì)雷達(dá)的質(zhì)量檢測結(jié)果對其綜合質(zhì)量安全進(jìn)行了分類評估； 張秀等［5］引入定性與定量評估相結(jié)合的手段，提出了擋土墻綜合安全評估法。但是上述評估方法研究成果單一，不易操作和推廣。

本文基于層次—模糊數(shù)學(xué)綜合安全評估法［6］，建立了一套評估重力式擋土墻的安全指標(biāo)體系，用于定量評價重力式擋土墻的運(yùn)營狀況。研究結(jié)果對正確地認(rèn)識重力式擋土墻的運(yùn)營現(xiàn)狀，提高擋土墻的總體安全具有重要意義。

1 重力式擋土墻安全評估指標(biāo)體系

1.1 指標(biāo)體系的構(gòu)建

參考文獻(xiàn)［7］中指標(biāo)體系的選取，本文選取表觀情況、材質(zhì)情況、受力情況作為重力式擋土墻安全評估的三大類指標(biāo)，同時利用層次分析法對每一類指標(biāo)進(jìn)行二級劃分，如圖1。

1.2 評價目標(biāo)的劃分

重力式擋土墻安全評估系統(tǒng)中評價指標(biāo)是分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)。參照已有的文獻(xiàn)［1，8］，結(jié)合重力式擋土墻的特點(diǎn)，本文評價指標(biāo)及評估目標(biāo)都采用6級劃分法，為良好、較好、一般、較差、差、危險，相應(yīng)的評定標(biāo)度分別為6，5，4，3，2，1。

圖1 重力式擋土墻安全評估指標(biāo)體系

2 重力式擋土墻安全評估模型

本文采用兩級的模糊綜合評價模型計算重力式擋土墻的安全評估指標(biāo)體系。在該評價模型中，從分項(xiàng)指標(biāo)層出發(fā)，首先一級模糊指標(biāo)層的各個指標(biāo)，而后二級模糊評價指標(biāo)層。

2.1 一級模糊綜合評價

2.1.1 評價指標(biāo)集的建立

根據(jù)重力式擋土墻安全評估指標(biāo)體系（圖1），有Ai=（b1，b2…bn），i=（1，2，3），其中Ai為指標(biāo)層的各個因素，bi為分項(xiàng)指標(biāo)層的各個因素。

2.1.2 評價集合的建立

將重力式擋土墻的評價指標(biāo)劃分為6個等級（如前所述），分別采用安全等級向量v1，v2，v3，v4，v5，v6代表各評價指標(biāo)。

2.1.3 單因素評價矩陣的確定

當(dāng)x在研究的范圍中變動時，A（x）為一函數(shù)，稱為A的隸屬函數(shù)。隸屬函數(shù)為模糊數(shù)學(xué)的本質(zhì)，可定量評估模糊事物的基礎(chǔ)。采用隸屬函數(shù)建立各分項(xiàng)指標(biāo)bi對評價集合的隸屬向量Rbi，表示為Rbi=（Rbi1，Rbi2，…，Rbi6）。而單因素評價矩陣R′bi由隸屬向量建立，表示對指標(biāo)層各因素的評價。

2.1.4 一級模糊的評價結(jié)果

模糊綜合評價過程其實(shí)就是通過模糊算子和隸屬函數(shù)建立一個評價模型。而模型的建立與矩陣相乘相對應(yīng)，通過各單因素評價矩陣R′bi與其權(quán)重WAi相乘得到各因素Ai對評價集合的V的隸屬向量。

2.2 二級模糊綜合評價

將一級模糊評價結(jié)果集組成二級模糊評價的單因素評價矩陣，并乘以相應(yīng)的權(quán)重向量，得到二級模糊評價結(jié)果——目標(biāo)因素對評價集的隸屬向量R，表示為R=W×（RA1，RA2，RA3）T。

2.3 模糊向量單值化

根據(jù)前文的分析，重力式擋土墻安全等級準(zhǔn)則如表1。

表1 重力式擋土墻安全等級準(zhǔn)則

3 工程實(shí)例

3.1 一級模糊評價

以鎮(zhèn)江城區(qū)某重力式擋土墻為例，邀請地災(zāi)專家分別對該重力式擋土墻進(jìn)行一級和二級指標(biāo)打分，求得了以下權(quán)重。

一級指標(biāo)U1=（表觀情況、材質(zhì)情況、受力情況）的權(quán)重W=（0.24，0.30，0.46）。

二級指標(biāo)U12=（墻身、墻頂、基礎(chǔ)、伸縮縫、排水設(shè)施）的權(quán)重W12=（0.28，0.16，0.26，0.14，0.16）。

以此類推，計算出U22=（片石、砂漿） 的權(quán)重W22=（0.72，0.28），U32=（裂縫、位移）的權(quán)重W32=（0.24，0.76）。

采用隸屬函數(shù)建立該擋土墻各二級指標(biāo)安全等級的隸屬向量，計算結(jié)果如表2。

表2 二級指標(biāo)隸屬向量

續(xù)表2

由表2中二級指標(biāo)隸屬向量為行組成單因素評判矩陣R′A1，則此時相應(yīng)的R′A1=［R11，R12，R13，R14，R15］T，將權(quán)重向量W12與R′A1進(jìn)行運(yùn)算，可得到重力擋土墻表觀情況安全等級的隸屬向量RA1。

將二級權(quán)重向量與單因素評判矩陣進(jìn)行模糊運(yùn)算，可以得到一級指標(biāo)安全等級的隸屬向量。以表觀情況為例，單因素評判矩陣為：

將權(quán)重向量W12與單因素評判矩陣進(jìn)行模糊運(yùn)算，可確定重力式擋土墻表觀情況安全等級的隸屬向量RA1。

采用同樣的方法，可計算得到材質(zhì)情況及受力情況安全等級的隸屬向量RA2和RA3。

3.2 二級模糊評價

將重力式擋土墻的表觀情況、材質(zhì)情況、受力情況安全等級的隸屬向量構(gòu)成二級模糊評價分析矩陣RA。

將權(quán)重向量W與二級模糊評價分析矩陣進(jìn)行模糊運(yùn)算，可確定重力式擋土墻安全等級現(xiàn)狀的隸屬向量R。

最后可得到重力式擋土墻的綜合分值：

根據(jù)表1，5.0

4 結(jié)語

（1）綜合考慮了影響重力式擋土墻安全的因素，采用層次分析法構(gòu)建了其安全評估指標(biāo)體系。

（2）提出了針對重力式擋土墻的層次—模糊分析法，該方法可將評估結(jié)果進(jìn)行量化，使得評估結(jié)果更為準(zhǔn)確。