楊曉松, 許 杰, 查旭東, 潘東冬

(1. 安徽省交通控股集團(tuán)有限公司 養(yǎng)護(hù)管理部，安徽 合肥 230088；2. 長(zhǎng)沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114；3. 安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

0 引言

截至2019年底，中國(guó)高速公路通車?yán)锍踢_(dá)14.96萬km[1]。由于我國(guó)是一個(gè)多山國(guó)家，隨著高速公路不斷向丘陵和山區(qū)延伸，使得山區(qū)高速公路的邊坡數(shù)量日益龐大，營(yíng)運(yùn)期的邊坡技術(shù)狀況在各種荷載和自然環(huán)境因素作用下不斷劣化，邊坡失穩(wěn)問題日漸突出，給高速公路的營(yíng)運(yùn)管理埋下安全隱患，甚至帶來較嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。以安徽省山區(qū)營(yíng)運(yùn)高速公路為例，據(jù)2015—2017年不完全統(tǒng)計(jì)，雨季發(fā)生的較嚴(yán)重邊坡水毀多處，僅2016年的維修費(fèi)用就高達(dá)上千萬元。因此，如何選擇科學(xué)合理的評(píng)價(jià)方法確定邊坡穩(wěn)定性等級(jí)，為邊坡的養(yǎng)護(hù)管理提供決策依據(jù)顯得尤為重要。

由于邊坡穩(wěn)定性的影響因素眾多且具有隨機(jī)性和模糊性，目前國(guó)內(nèi)外主要以定性與定量相結(jié)合的分析方法開展邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)研究。NAGENDRAN S K[2]等結(jié)合無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)及極限平衡法進(jìn)行了巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析；BUDETTA P[3]采用確定性方法和概率方法的條件概率評(píng)價(jià)了巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性。張勇慧[4]、張士倫[5]及程杰[6]等采用FAHP模糊層次分析法從不同角度進(jìn)行了邊坡穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)；聶兵其[7]等結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)法和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法分析了邊坡穩(wěn)定性；蘇俊霖[8]等建立改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)；吳博[9]等基于主成分分析法和熵權(quán)法計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的主、客觀權(quán)重，依據(jù)偏好系數(shù)組合賦權(quán)確定了邊坡穩(wěn)定性等級(jí)；喬建剛[10]等將粗糙集理論與可拓法相結(jié)合，建立了山區(qū)土石邊坡的可拓穩(wěn)定性評(píng)價(jià)模型。

實(shí)際上，現(xiàn)有邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法仍存在一定的缺陷，如模糊層次分析法和灰色系統(tǒng)評(píng)價(jià)法[11]缺乏定量分析的精確性，難以獲得理想的評(píng)價(jià)結(jié)果，需結(jié)合其他方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法受模型參數(shù)和訓(xùn)練樣本的影響較大，評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性有待驗(yàn)證；物元可拓法[12]的評(píng)價(jià)對(duì)象由于受到諸多因素限制，評(píng)價(jià)結(jié)果具有主觀隨意性。近年來，應(yīng)用云模型結(jié)合主、客觀組合賦權(quán)法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)取得良好效果[13-15]，為此本研究依據(jù)安徽省山區(qū)營(yíng)運(yùn)高速公路養(yǎng)護(hù)管理實(shí)踐，結(jié)合CRITIC客觀賦權(quán)法和AHP層次分析法的組合賦權(quán)法，建立基于云模型的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)模型，并進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證，從而為邊坡穩(wěn)定性管控提供決策參考。

1 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

1.1 CRITIC法評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選

CRITIC法(Criteria Importance Through Intercriteria Correlation)即基于指標(biāo)相關(guān)性的指標(biāo)權(quán)重確定方法，是由DIAKOULAKI[16]等提出的一種客觀賦權(quán)法。該方法在進(jìn)行多指標(biāo)評(píng)價(jià)對(duì)象綜合分析時(shí)，考慮了各評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的沖突性及指標(biāo)實(shí)測(cè)數(shù)值變化所引起的指標(biāo)權(quán)重改變，若2個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相關(guān)性較強(qiáng)，表明此2個(gè)指標(biāo)對(duì)于評(píng)價(jià)對(duì)象的重要性相似，從而可剔除信息量較低的評(píng)價(jià)指標(biāo)，達(dá)到指標(biāo)篩選的目的，并同時(shí)可求得各評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀權(quán)重。

設(shè)有n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，編號(hào)為i；各指標(biāo)均有m個(gè)實(shí)測(cè)值，編號(hào)為j，則其具體篩選步驟如下：

由于多維指標(biāo)的量綱與數(shù)量級(jí)不同，在進(jìn)行指標(biāo)數(shù)據(jù)篩選前，需預(yù)先對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，如：

(1)

式中：Xij為經(jīng)無量綱化處理的指標(biāo)數(shù)據(jù)；fij為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的第j個(gè)實(shí)測(cè)值；fimax和fimin分別為i評(píng)價(jià)指標(biāo)的最大值和最小值。

計(jì)算指標(biāo)i相對(duì)于評(píng)價(jià)對(duì)象的信息量Ai，確定其對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的影響程度，其中求和算子反映了評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的沖突性。

(2)

計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀權(quán)重Wi：

(3)

篩選評(píng)價(jià)指標(biāo)：當(dāng)評(píng)價(jià)指標(biāo)集合中存在rij≥ 0.9時(shí)，剔除權(quán)重值較小的指標(biāo)；當(dāng)所有rij< 0.9時(shí)，比較評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重Wi與指標(biāo)集合權(quán)重均值a，并剔除Wi≤a的指標(biāo)。

通過上述步驟即可對(duì)各影響因素的初始評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行篩選，并利用篩選后的關(guān)鍵指標(biāo)建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，計(jì)算客觀權(quán)重。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

借鑒已有的研究成果，根據(jù)安徽省山區(qū)營(yíng)運(yùn)高速公路10個(gè)典型巖質(zhì)邊坡的實(shí)地調(diào)研、測(cè)試結(jié)果和技術(shù)狀況[17]，選取地層巖性、邊坡幾何形態(tài)、巖體物理特性、氣象及其他因素4個(gè)方面為主要影響因素，各因素分別選取6，3，4和4個(gè)初始評(píng)價(jià)指標(biāo)，共17個(gè)指標(biāo)，相應(yīng)的指標(biāo)集合及其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇及其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)Table 1 Selection of evaluation index and measured data of rock slope stability邊坡編號(hào)地層巖性邊坡幾何形態(tài)巖石質(zhì)量/%巖體完整性指數(shù)巖石軟化系數(shù)巖石風(fēng)化系數(shù)/%單軸抗壓強(qiáng)度/MPa巖層傾向與坡向夾角/(°)邊坡高度/m邊坡坡角/(°)滑面傾角/(°)167.30.640.630.738931264531252.50.850.750.7712449124627360.80.550.320.6211335194330487.80.620.670.5914250176325570.10.750.410.669731324830659.30.660.370.7011738136227786.70.810.640.649145264835863.60.600.710.5813238235528985.60.830.500.61137433660301055.80.510.330.7112659205533邊坡編號(hào)巖體物理特性氣象及其他因素地應(yīng)力/MPa內(nèi)摩擦角/(°)黏聚力/MPa容重/(kN·m-3)地震烈度植被覆蓋率/%日最大降雨量/mm年暴雨天數(shù)/d18.62230.2323.5748.480829.23270.2621.2652.690738.51320.2221.9650.1951146.57260.1824.6753.086955.89340.1923.9853.3961168.03300.2522.8649.685979.78260.2721.7752.0921087.63330.1123.7755.1100897.34210.3021.6749.39871010.22240.2719.5653.4879

按照CRITIC法計(jì)算步驟依次對(duì)表1中4個(gè)方面影響因素的初始評(píng)價(jià)指標(biāo)集合分別進(jìn)行篩選，最終各因素篩選出的關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)分別為4，2，2和2個(gè)；再次采用CRITIC法對(duì)篩選后的10個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)集合進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，得到相應(yīng)的客觀權(quán)重如表2所示。由此可知，這10個(gè)指標(biāo)是影響巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，且便于實(shí)測(cè)獲取，而其他指標(biāo)因相關(guān)性較強(qiáng)、信息量較低被剔除，據(jù)此即可構(gòu)建山區(qū)營(yíng)運(yùn)高速公路巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

1.3 組合賦權(quán)法評(píng)價(jià)指標(biāo)最優(yōu)組合權(quán)重確定

不同評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)于評(píng)價(jià)對(duì)象的重要程度不同，單一權(quán)重方法易導(dǎo)致指標(biāo)權(quán)重的片面性和局限性，從而影響評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性，故可采用博弈論組合賦權(quán)法耦合AHP層次分析法(Analytic Hierarchy Process)[11]得到的主觀權(quán)重與表2中CRITIC法得到的客觀權(quán)重來確定最優(yōu)組合權(quán)重。

表2 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重Table 2 Evaluation index system and weights of rock slope stability評(píng)價(jià)指標(biāo)地層巖性c1邊坡幾何形態(tài)c2巖體物理特性c3氣象及其他因素c4巖石質(zhì)量巖體完整性系數(shù)巖石軟化系數(shù)單軸抗壓強(qiáng)度邊坡高度邊坡坡角內(nèi)摩擦角黏聚力地震烈度年暴雨天數(shù)c11c12c13c14c21c22c31c32c41c42客觀權(quán)重0.0900.0920.1030.1010.0990.1120.0870.1040.1170.095主觀權(quán)重0.2150.1390.0980.0620.1580.0790.0900.0900.0230.046組合權(quán)重0.1990.1330.0980.0670.1510.0830.0900.0920.0350.052

a.AHP法主觀權(quán)重計(jì)算。

以表2中4個(gè)方面影響因素指標(biāo)集合作為一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)C={c1,c2,c3,c4}，以篩選后的10個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)集合作為二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，即C1={c11,c12,c13,c14}，C2={c21,c22}，C3={c31,c32}和C4={c41,c42}，根據(jù)專家主觀打分法構(gòu)造各層次指標(biāo)基于相對(duì)重要性的判斷矩陣為：

一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)：

c1c2c3c4

(4)

二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)：

c11c12c13c14

c21c22

c31c32

c41c42

(5)

采用AHP法分別對(duì)2個(gè)層次的評(píng)價(jià)指標(biāo)集合進(jìn)行主觀權(quán)重計(jì)算和一致性檢驗(yàn)，其中隨機(jī)一致性檢驗(yàn)系數(shù)CR為：

(6)

式中：CI為一致性指標(biāo)；RI為隨機(jī)一致性指標(biāo)，與判斷矩陣的階數(shù)有關(guān)，一般按標(biāo)準(zhǔn)值查?。籲和λmax分別為判斷矩陣的階數(shù)和最大特征值，其中λmax對(duì)應(yīng)的單位特征向量即為各指標(biāo)主觀權(quán)重。

由此，可得到一級(jí)指標(biāo)集合的CR值為0.083，二級(jí)指標(biāo)集合的CR值除地層巖性的為0.026外，其余均為0，故所有CR值都小于0.1，表明判斷矩陣通過一致性檢驗(yàn)，賦權(quán)合理；據(jù)此結(jié)合一級(jí)指標(biāo)權(quán)重對(duì)各二級(jí)指標(biāo)集合的指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行歸一化處理，可得到各指標(biāo)的主觀權(quán)重如表2所示。

b.組合賦權(quán)法最優(yōu)組合權(quán)重計(jì)算。

從表2可以看出，CRITIC法的客觀權(quán)重與AHP法的主觀權(quán)重之間存在一定的差別和沖突，如客觀權(quán)重中地震烈度和邊坡坡角的賦權(quán)較大，而主觀權(quán)重對(duì)二者的賦權(quán)則較?。煌瑫r(shí)巖石質(zhì)量和邊坡高度的主觀權(quán)重較高，但二者的客觀權(quán)重則較低。這表明單一賦權(quán)法難以綜合體現(xiàn)各指標(biāo)的重要性，有必要在主、客觀權(quán)重基礎(chǔ)上，利用博弈論的方法尋找一個(gè)均衡點(diǎn)來綜合確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

設(shè)n種賦權(quán)法得到的權(quán)重向量集{wk}通過任意線性組合形成一個(gè)可能的權(quán)重向量w為：

(7)

式中：αk為權(quán)重線性組合系數(shù)，αk>0。

在組合賦權(quán)前，需對(duì)各組權(quán)重向量進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，若不通過則需對(duì)其進(jìn)行調(diào)整以滿足要求。由于本研究中只采用了2種賦權(quán)法，可采用2個(gè)權(quán)重向量w1、w2的距離函數(shù)d來判斷：

(8)

(9)

根據(jù)最優(yōu)化一階導(dǎo)數(shù)為0的條件，可得：

(10)

2 基于云模型的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)模型建立

2.1 云模型基本原理

云模型(Cloud Model)是一種將定性概念與定量數(shù)值相互轉(zhuǎn)換的模型，利用其模糊性和隨機(jī)性特點(diǎn)來彌補(bǔ)評(píng)價(jià)過程的不確定性，通常采用期望Ex、熵En和超熵He這3個(gè)數(shù)字特征即(Ex,En,He)來表示定性概念[18]。Ex是定性概念在定量論域U的中心值，在云圖上體現(xiàn)為確定度μ(x)=1所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)點(diǎn)；En反映定性概念的不確定性，決定了云滴x在U中能夠被定性概念度量的范圍，反映x的離散程度；He是熵的熵，反映熵的不確定度,以及x在U中的凝聚程度，在云圖中體現(xiàn)為云的厚度，He越大，則云越厚。

邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中，云模型的數(shù)字特征由各評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬于各穩(wěn)定性等級(jí)的取值范圍決定，即：

(11)

式中：Qmax,ij和Qmin,ij分別為第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)在第j個(gè)穩(wěn)定性等級(jí)區(qū)間的上、下限邊界值；ξ為常數(shù)，由于He是對(duì)En的不確定度量，He取值越大，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的隨機(jī)性就越大，也就越難以確定，故可根據(jù)En的大小對(duì)He合理取值，因此ξ的取值區(qū)間一般為0.01～0.1。

(12)

則(xk,yk)組成一個(gè)云滴，重復(fù)產(chǎn)生N個(gè)云滴，即可生成任意指標(biāo)隸屬于不同穩(wěn)定性等級(jí)的正態(tài)云模型。

對(duì)于待評(píng)邊坡，則根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)i的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)xi來分析不同指標(biāo)隸屬于各穩(wěn)定性等級(jí)j的確定度μij的分布情況，即：

(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)

(13)

2.2 評(píng)價(jià)模型建立

a.確定評(píng)價(jià)指標(biāo)及其穩(wěn)定性等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)。

評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇和穩(wěn)定性等級(jí)劃分直接決定了邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性，為此以表2的山區(qū)營(yíng)運(yùn)高速公路巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系為基礎(chǔ)，結(jié)合研究區(qū)域內(nèi)邊坡實(shí)際情況，以及相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和研究成果[17,19-21]，將巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性等級(jí)劃分為Ⅰ級(jí)(穩(wěn)定)、 Ⅱ級(jí)(較穩(wěn)定)、 Ⅲ級(jí)(基本穩(wěn)定)、 Ⅳ級(jí)(不穩(wěn)定)和Ⅴ級(jí)(極不穩(wěn)定)5個(gè)等級(jí)，相應(yīng)的指標(biāo)取值標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性等級(jí)及評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Classification standards of stability grade and evaluation index of rock slope穩(wěn)定性等級(jí)c11 /%c12c13c14 /MPac21 /mc22 /(°)c31 /(°)c32 /MPac41c42 /dⅠ100～901.00～0.901.00～0.90300～2000～6 0～1545～370.32～0.220～30～1Ⅱ90～750.90～0.750.90～0.80200～100 6～2015～3037～290.22～0.123～51～3Ⅲ75～500.75～0.500.80～0.65100～50 20～3030～4529～210.12～0.085～73～5Ⅳ50～250.50～0.300.65～0.4050～25 30～9045～6021～130.08～0.057～85～8Ⅴ25～0 0.30～0.000.40～0.0025～0 90～12060～9013～0 0.05～0.008～128～12

b.生成評(píng)價(jià)指標(biāo)的穩(wěn)定性等級(jí)云模型。

根據(jù)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的隨機(jī)性和模糊性，設(shè)定ξ=0.1，則由表3和式(11)可求得各評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬于各穩(wěn)定性等級(jí)的云模型數(shù)字特征(Ex,En,He)如表4所示。由此，設(shè)定云滴數(shù)N，即可按式(12)分別生成各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定性等級(jí)正態(tài)云。

表4 各評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬于各穩(wěn)定性等級(jí)的云模型數(shù)字特征Table 4 The cloud model digital characteristics of each stability level for each evaluation index評(píng)價(jià)指標(biāo)不同等級(jí)下的云模型數(shù)字特征ⅠⅡⅢⅣⅤc11(95.0,4.247,0.425)(82.5,6.370,0.637)(62.5,10.617,1.062)(37.5,10.617,1.062)(12.5,10.617,1.062)c12(0.950,0.042,0.004)(0.825,0.064,0.006)(0.625,0.106,0.011)(0.400,0.085,0.008)(0.150,0.127,0.013)c13(0.950,0.042,0.004)(0.850,0.042,0.004)(0.725,0.064,0.006)(0.525,0.106,0.011)(0.200,0.170,0.017)c14(250.0,42.466,4.247)(150.0,42.466,4.247)(75.0,21.233,2.123)(37.5,10.617,1.062)(12.5,10.617,1.062)c21(3,2.548,0.255)(13,5.945,0.595)(25,4.247,0.425)(60,25.480,2.548)(105,12.740,1.274)c22(7.5,6.370,0.637)(22.5,6.370,0.637)(37.5,6.370,0.637)(52.5,6.370,0.637)(75.0,12.740,1.274)c31(41.0,3.397,0.340)(33.0,3.397,0.340)(25.0,3.397,0.340)(17.0,3.397,0.340)(6.5,5.521,0.552)c32(0.270,0.042,0.004)(0.170,0.042,0.004)(0.100,0.017,0.002)(0.065,0.013,0.001)(0.025,0.021,0.002)c41(1.5,1.274,0.127)(4.0,0.849,0.085)(6.0,0.849,0.085)(7.5,0.425,0.042)(10.0,1.699,0.170)c42(0.5,0.425,0.042)(2.0,0.849,0.085)(4.0,0.849,0.085)(6.5,1.274,0.127)(10.0,1.699,0.170)

c.確定巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性等級(jí)。

依據(jù)待評(píng)巖質(zhì)邊坡的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，由式(13)可分別計(jì)算不同評(píng)價(jià)指標(biāo)i隸屬于各穩(wěn)定性等級(jí)j的確定度μij，并生成相應(yīng)的正態(tài)云；然后，采用表2最優(yōu)組合權(quán)重w*i，按式(14)計(jì)算出各穩(wěn)定性等級(jí)的綜合確定度Uj，其最大值所處的等級(jí)即為該邊坡的穩(wěn)定性等級(jí)。

(14)

3 實(shí)例驗(yàn)證

為了驗(yàn)證組合賦權(quán)和云模型的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法，以表1中1號(hào)邊坡為例進(jìn)行評(píng)價(jià)。經(jīng)實(shí)地調(diào)研，該邊坡坡高約26 m，其中第一、第二級(jí)邊坡坡高均為12 m，坡率1∶1；第三級(jí)坡高2 m，坡率1∶1.5；每級(jí)設(shè)置2 m寬邊坡平臺(tái)。由于所在區(qū)域夏季特大暴雨、洪災(zāi)頻發(fā)，降雨歷時(shí)長(zhǎng)、強(qiáng)度大，曾發(fā)生表層風(fēng)化層溜塌，滑塌面為全風(fēng)化花崗片麻巖，初步判定其穩(wěn)定性等級(jí)為基本穩(wěn)定。

為進(jìn)一步評(píng)價(jià)該邊坡的穩(wěn)定性，根據(jù)基于云模型的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)模型，將表1中篩選后的各關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)代入式(13)，且每個(gè)穩(wěn)定性等級(jí)生成100萬個(gè)正態(tài)隨機(jī)數(shù)，從而得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬于各穩(wěn)定性等級(jí)的確定度；據(jù)此，結(jié)合表2的最優(yōu)組合權(quán)重，按式(14)分別對(duì)各指標(biāo)各穩(wěn)定性等級(jí)的確定度進(jìn)行加權(quán)求和，可得到該邊坡隸屬于各穩(wěn)定性等級(jí)的綜合確定度，結(jié)果如表5所示?？梢钥闯?，該巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性等級(jí)的最大綜合確定度為0.676，屬于Ⅲ級(jí)，據(jù)此可判定該邊坡總體為基本穩(wěn)定，與初步判斷的邊坡穩(wěn)定性狀況相符，從而驗(yàn)證了組合賦權(quán)和云模型的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法的有效性和合理性。

表5 各評(píng)價(jià)指標(biāo)及待評(píng)巖質(zhì)邊坡隸屬于各穩(wěn)定性等級(jí)的確定度Table 5 Degree of certainty of each stability grade for each evaluation index and the rock slope to be evaluated穩(wěn)定性等級(jí)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定度c11c12c13c14c21c22c31c32c41c42綜合Ⅰ0.0000.0000.0000.0010.0000.0000.0000.6360.0000.0000.059Ⅱ0.0620.0180.0000.3530.0960.0030.0160.3650.0030.0000.088Ⅲ0.9000.9900.3260.8000.9720.4940.8370.0000.4950.0000.676Ⅳ0.0230.0220.6070.0000.4060.4950.2110.0000.4950.4950.232Ⅴ0.0000.0010.0450.0000.0000.0670.0140.0000.2110.4950.045

同時(shí)，根據(jù)該評(píng)價(jià)模型對(duì)表1中10個(gè)典型巖質(zhì)邊坡實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，可得到各邊坡隸屬于不同穩(wěn)定性等級(jí)的綜合確定度如圖1所示。

圖1 各巖質(zhì)邊坡隸屬于各穩(wěn)定性等級(jí)的綜合確定度

從圖1可以看出，除4號(hào)和9號(hào)邊坡為Ⅱ級(jí)較穩(wěn)定外，其余8個(gè)邊坡均為Ⅲ級(jí)基本穩(wěn)定，為此提出以下養(yǎng)護(hù)對(duì)策建議。

a.對(duì)于較穩(wěn)定的Ⅱ級(jí)邊坡，近期內(nèi)一般不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)破壞，但可能存在落石、松動(dòng)等病害，需要對(duì)松動(dòng)的巖塊進(jìn)行整治，并對(duì)損壞的支護(hù)結(jié)構(gòu)和排水設(shè)施進(jìn)行加固保養(yǎng)。

b.對(duì)于基本穩(wěn)定的Ⅲ級(jí)邊坡，雖然近期也不會(huì)發(fā)生明顯的沿滑動(dòng)面的滑坍破壞，但可能產(chǎn)生淺層崩塌和滑塌等風(fēng)險(xiǎn)，故應(yīng)及時(shí)對(duì)遭到破壞支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固維修，對(duì)外露風(fēng)化較嚴(yán)重的巖質(zhì)邊坡采用主動(dòng)支護(hù)技術(shù)或錨桿框架梁等措施進(jìn)行加固，并適當(dāng)掛網(wǎng)噴混防護(hù)，完善防排水設(shè)施，以防表層風(fēng)化層進(jìn)一步受雨水沖刷而發(fā)生溜塌，確保邊坡穩(wěn)定。

4 結(jié)論

a.基于地層巖性、邊坡幾何形態(tài)、巖體物理特性、氣象及其他因素4個(gè)方面的主要影響因素，選取17個(gè)影響巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的初始評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合安徽省山區(qū)營(yíng)運(yùn)高速公路10個(gè)典型巖質(zhì)邊坡的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，運(yùn)用CRITIC法篩選出10個(gè)關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)，從而通過剔除相關(guān)性較強(qiáng)且信息量較低的指標(biāo)，構(gòu)建了巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并獲得了各關(guān)鍵指標(biāo)的客觀權(quán)重。

b.根據(jù)專家打分采用AHP法獲得了各關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)的主觀權(quán)重，結(jié)合博弈論組合賦權(quán)法將主、客觀權(quán)重進(jìn)行耦合，得到了巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)的最優(yōu)組合權(quán)重，從而既考慮了專家的工程經(jīng)驗(yàn)和邊坡的實(shí)際狀況，又避免了采用單一權(quán)重方法導(dǎo)致權(quán)重結(jié)果的片面性和局限性。

c.在劃分5個(gè)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性等級(jí)和其各評(píng)價(jià)指標(biāo)取值標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，建立了基于云模型的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)模型；依據(jù)待評(píng)邊坡實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，通過最優(yōu)組合權(quán)重對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬于各穩(wěn)定性等級(jí)的確定度進(jìn)行加權(quán)求和，得到了綜合確定度，并以其最大值所處等級(jí)作為待評(píng)邊坡穩(wěn)定性等級(jí)。據(jù)此，結(jié)合實(shí)例驗(yàn)證了該方法的適用性和有效性，并提出了典型巖質(zhì)邊坡的養(yǎng)護(hù)對(duì)策，從而為山區(qū)營(yíng)運(yùn)高速公路巖質(zhì)邊坡的養(yǎng)護(hù)管理提供了決策依據(jù)。