基于层次分析法的工程模糊集理论在公路边坡稳定性评价中的应用

为了更准确合理地评价公路边坡的稳定性,在对常用评价方法比较的基础上,分析了有关的模糊因素,建立了模糊判断矩阵模型,结合层次分析法确定了各评价指标的目标权重,运用工程模糊集理论对公路边坡的稳定性进行了综合评价.应用该评价模型对安康至陕川界高速公路典型边坡的稳定性进行了综合评价,并有效指导了工程建设.     

多组节理边坡稳定性FLAC3D数值分析

边坡稳定性对工程安全构成直接的威胁,对多组节理且较发育的岩体边坡稳定性安全评价,利用赤平投影方法能比较好地反映不稳定结面与边坡的几何空间关系、不稳定结构体的可能变形位移方向,为FLAC3D数值计算模型的建立提供依据。以某公路段岩体节理边坡稳定性安全评价为研究对象,通过赤平投影和FLAC3D数值计算模型稳定性分析表明,A1,J1节理组对边坡稳定性影响极大;A3,J1,A3,J2与A1,J1组节理构成贯通结构面,边坡不稳定体为两组结构面切割形成的滑体,边坡安全系数为0.67,需要支护加固。该方法对复杂节理边坡稳定性安全评价比较好地避免了采用工程经验建立数值计算模型的盲目性。     

基于多维联系云模型的公路边坡施工安全风险评估

为有效规避山区公路边坡施工事故造成的损失，实现施工过程中风险的分级管理和有效防控，根据广西某公路边坡施工中的风险辨识和现行的边坡施工风险评估指标，建立了山区公路边坡施工安全风险评估指标体系和风险等级标准。首先，通过序关系分析法(Order Relation Analysis Method, G1法)和改进CRITIC(Criteria Importance Though Intercrieria Correlation)法确定边坡施工风险各评估指标的主观权重和客观权重，并使用博弈论优化以得到各评价指标的最优权重。然后，利用集对分析的同异反原理改进多维云模型的云联系度，建立了基于集对分析的多维联系云模型。最后将该模型应用于广西某公路的6个施工边坡，得出各边坡施工的风险等级，同时将风险评估结果与其他5种评价方法进行对比。结果表明，基于多维联系云模型的边坡施工安全风险评估结果有效可靠，且能够有效确定边坡施工安全风险的转化态势。     

基于HIOA-MK-TCRVM算法的边坡稳定性估计模型

为提高边坡稳定性估计方法的精度及计算效率,将混合智能优化算法(HIOA)与多核二分类相关向量机(MK-TCRVM)算法相结合,建立HIOA优化的MK-TCRVM(HIOA-MK-TCRVM)算法,并用其估计岩质边坡及土质边坡稳定性。同时,基于单核二分类相关向量机、支持向量机(SVM)等算法建立其他的边坡稳定性估计模型,并与HIOA-MK-TCRVM算法进行精度与稀疏性对比分析。最后,分析HIOA算法优化MK-TCRVM算法参数的效果。结果表明,HIOA-MK-TCRVM算法对训练集与测试集边坡稳定性估计的准确率均达到100%,其精度优于其他边坡稳定性估计模型;HIOA-MK-TCRVM算法的相关向量数占训练样本数的25%以内,模型稀疏化效果明显;向HIOA算法中加入遗传操作后,其进化速度及最优解均得到较好的改善。     

直觉模糊集TOPSIS在边坡地震稳定性评价中的应用

为准确评价岩土边坡地震稳定性,建立基于直觉模糊集逼近理想解排序(TOPSIS)法的边坡地震稳定性评价模型。首先综合考虑定量与定性指标,选取岩土体特征、新构造运动特性、坡高、坡角、年降水量、场地地震烈度等6个因素为边坡地震稳定性评价指标;然后针对定性指标与指标权重的模糊性,利用直觉模糊集对其进行表示,并结合TOPSIS构建边坡地震稳定性评价模型;最后利用模型对16处边坡地震稳定性进行评价,结果与实际相符。研究结果表明:基于直觉模糊集TOPSIS法的岩土边坡地震稳定性评价模型可用来处理指标权重和定性指标的模糊性,与突变级数法、属性数学、灰色聚类法、综合指标法、模糊因素法等方法相比,用其得到的评价结果更准确。     

岩质边坡开挖空间块体表征与动态失稳滑落安全稳定性评价

为了研究边坡工程中开挖角度对动态滑落的影响及评价整体安全稳定性,利用现代非接触测量技术,对辽宁境内庄盖高速(庄河-盖州)某边坡进行坡体结构面信息采集,并导入自主研发的GeoSMA-3D系统,建立该岩质边坡的三维裂隙空间实体模型,在工程不同开挖角度下搜索出边坡关键块体。在此基础上,利用二维数值流形法(NMM)程序,模拟不同开挖倾角下边坡断面动态失稳滑落过程,分析评价了工程边坡岩体的安全性与稳定性情况。     

基于粗糙集理想解高陡边坡稳定性模糊评价*

为评价山区公路沿线高陡边坡稳定性,保障道路行车安全,基于代数表示的粗糙集理论和条件信息熵表示的粗糙集理论,结合理想解的思想重新定义各属性重要度的确定方式,提出新的适用于山区高陡边坡的权重确定方法,并建立高陡边坡稳定性评价体系,基于模糊理论以某高速公路高陡边坡工程为研究背景,建立山区高陡边坡模糊稳定性评价模型,对边坡稳定性进行评价。研究结果表明:隶属度最大值为0.397,对应边坡稳定状态为“极不稳定”,与实际情况基本一致,验证该权重方法客观、准确,为更好评判山区公路沿线高陡边坡稳定性提出新的方法。     

基于博弈论-云模型的露天矿岩质边坡稳定性分析

针对露天矿岩质边坡稳定性具有随机性和模糊性的特点,建立了基于博弈论-云模型的边坡稳定性分级评价方法。首先,通过分析边坡稳定性影响因素,构建了包括地质、环境和工程条件等多方面的综合指标评价体系;其次,采用改进层次分析和熵权理论分别确定指标的主观和客观权重,基于博弈论计算指标综合权重;最后,通过计算综合确定度,基于最大隶属度原则确定边坡的稳定性等级。将所建立的评价模型应用到某露天矿边坡稳定性评价中,结果显示该模型的评价结果与实际情况完全符合,与未确知测度和可拓学理论的评价结果一致,表明该模型具有一定可靠性和实用性。     

基于PCA-BP融合的边坡稳定性评价模型

针对边坡岩土体物理力学性质复杂、边坡稳定性影响因素众多等特点,提出将主成分分析(PCA)和BP神经网络结合起来进行边坡稳定性评价的方法。若BP神经网络训练误差一定,则网络信息容量与样本数成正比。当样本数较少时,就必须减少样本维数,以达到较好的匹配效果,为此,引入主成分分析法(PCA)对影响边坡稳定的众多变量进行降维处理,以消除输入数据间的相关性,有效地减少预测模型的输入量,优化网络的输入节点数,提高网络的运行效率。针对BP算法容易落入局部最小、收敛速度慢等缺点,引入粒子群优化算法(PSO)优化神经网络的连接权重与阀值,从而克服了BP神经网络的固有缺陷。在此基础上,建立基于PSO优化算法的PCA-BP融合的边坡稳定性评价模型。模型分为3个层次,第一层次为输入层,即经过PCA分析之后获得的主成分;第二层次为隐含层;第三层次为输出层,即安全系数。应用该评价模型进行算例分析,结果表明,安全系数的模型计算值与参考值的绝对误差均很小,相对误差均控制在6%以内,吻合程度较高。     

基于改进云模型的公路施工安全防护系统评价

为了保障公路施工现场人员的生命安全,针对安全防护系统建立基于改进云模型的综合评价模型。首先,构建公路施工安全防护系统评价指标体系,从劳动防护用品、人员通道、临边洞口防护和高处作业等4方面开展评价研究;然后,提出一种微调合成算子对权重云矩阵和安全云矩阵进行模糊合成计算,降低熵值对期望的依赖程度;最后,通过正向云发生器生成安全云图和标准云图,评价安全防护系统整体和各级评价指标的安全状态。应用上述方法评价某工程实例。结果表明:该公路施工安全防护系统整体和高处作业的安全等级为良,劳动防护用品的使用和监督安全等级为中;基于改进云模型的安全评价方法具有较好的可行性与适应性,实例评价结果与实际情况基本一致。     

基于PCA和BP神经网络边坡稳定性分析

基于影响边坡稳定性各因素之间具有一定的相关性和边坡工程是一个非线性、不确定的动态过程等这些特征,首次应用主成分和BP神经网络的原理和方法,建立了边坡稳定性评价模型,并应用SPSS软件对影响因素进行分析并确定主成分,应用Matlab71神经网络工具箱对一些边坡样本进行训练仿真。对比了经过主成分分析和未经过主成分分析评价结果,结果表明,经过主成分分析的BP神经网络评价精度更高,相对误差更小。表明了建立主成分和BP神经网络评价模型具有较好的可行性和适用性。     

基于CRITIC-有限区间云模型的边坡稳定性评价

针对岩质边坡危险性分级的不确定性,选取坡高、坡角岩体结构特征、岩石单轴抗压强度等12项定量评价指标构建评价体系。根据有限区间云模型的相关概念和计算模型,求出露天采场边坡实测数据的云模型特征参数,利用正向云发生器生成云滴图进行量性概念的转化,通过改进的CRITIC法确定指标权重,进而求出不同采场隶属于不同危险等级的综合隶属度,实现边坡稳定性等级的划分。研究结果表明:评价结果与实际相符,利用CRITIC算法求取的权重值,可以考虑各评价指标的综合信息量以及指标间的相关性系数,使评判结果更具有准确性;同时可以快速准确判断出边坡稳定性分级,进行安全预测,为评价边坡的稳定性提供了新思路。     

基于RF-ELM模型的边坡稳定性预测研究

为实现对边坡稳定性的有效预测,将极限学习机算法与旋转森林算法相结合,并依据影响边坡稳定性的六项重要因素,建立了边坡稳定性预测的RF-ELM预测模型。该模型是以极限学习机算法为基分类器,以旋转森林算法为框架的集成学习模型,利用UCI数据库中三组数据集验证了该集成模型确实提高了ELM的预测性能。将RF-ELM模型应用于边坡稳定性的预测问题中,结合39组工程实例数据进行预测实验,结果表明该模型具有较高的预测精度,可有效的对边坡稳定性进行预测。     

基于模糊理论的隧道施工安全预警模型研究及应用

针对公路隧道施工安全事故发生的特点和影响隧道安全施工的复杂因素,建立了公路隧道施工阶段多层次多因子安全监督动态评估指标体系;运用模糊数学中的多层次多目标模糊优选模型,建立隧道施工安全监督二级动态评估预警模型;利用层次分析法(AHP)计算各评估指标参数的权值,使评估结果更客观、更符合实际。通过对数学模型实际应用,评估结果与实际安全状况比较吻合;该数学模型对公路隧道施工安全监督进行动态评估具有现实的指导意义,为隧道施工安全管理工作提供了理论指导。     

支持向量机在边坡稳定性预测中的应用

针对离子型稀土原地浸矿边坡稳定性问题的小样本、非线性等特点,采用一种边坡稳定性预测模型——支持向量机(SVM)模型,分别使用网格参数寻优、遗传算法(GA)参数寻优、粒子群(PSO)寻优算法来计算SVM模型的参数,分析比较3种算法得到的参数,确定最适合离子型稀土原地浸矿边坡稳定性预测的SVM回归模型的参数寻优算法。     

民采空区影响下露天矿边坡易损性的风险评估

民采空区是影响露天矿边坡稳定性的重要因素。使用整体风险分析法,筛选边坡易损性评价因子,建立了民采空区影响下露天矿边坡的风险评估模型;利用层次分析法建立易损性因子的判断矩阵,并计算出各层因子的权重组合值;运用统计学方法对权重组合值的分布趋势进行统计分析,发现所有权重组合值近似服从标准正态分布。根据统计分析的结果,初步将民采空区影响下露天矿边坡的易损性划分为4个评价等级,并应用于某露天矿边坡易损性的风险评估当中。结果表明,边坡易损性评价等级为中,民采空区对该露天矿边坡的损害程度较小,对边坡整体稳定性影响不大,与边坡所处实际状态相符,表明该模型具有一定的实用性。     

库岸公路岩石边坡极限破坏角研究

为了准确评价库岸公路岩石边坡的稳定性,合理指导工程施工,保证开挖边坡安全,考虑发生连续降雨、洪水等引起库水位抬高后,库岸公路岩石边坡滑动面处于饱水状态时的滑动面渗水压力,建立了渗压效应下岩石边坡的滑动简化模型。然后进行边坡上力的分析推导,得出边坡的坡高、坡角和极限破坏角之间的关系式,并对关系式进行求解,得出库岸公路岩石边坡极限破坏角公式。最后利用该公式对安康至陕川界高速公路沿线典型边坡计算并进行回归分析,得出沿线边坡坡高和坡角之间的关系式和极限破坏角公式。计算结果与实际相符。     

基于可拓理论的露天矿山边坡稳定性评价

该文以首云矿业露天采场高陡边坡工程为例,在合理选取能够反映高边坡稳定性综合评价指标的基础上,采用无需一致性检验的G1法确定指标的权重。将可拓理论与高边坡稳定性评价相结合,建立了边坡稳定性评价的可拓模型,对所选边坡进行稳定性综合评价。评价结果与边坡实际稳定状况基本一致,表明可拓综合评价方法的科学性与准确性,具有应用和推广价值。     

露天矿含弱层边坡三维危险滑面构建及稳定性计算

露天矿含弱层边坡稳定性分析是露天开采领域中的一个重要研究内容,实际工程问题复杂多样,基于二维计算会导致结果偏于保守,有时无法满足复杂工程的需要,因此,开展含弱层边坡三维稳定性分析的研究是很有必要的。基于标准椭球,对其进行空间几何变换,与边坡插值生成一种由x_a等6个参数控制的椭球危险滑面,将椭球滑面与弱层结构面进行组合插值,构建含弱层边坡三维危险滑面;使用三维剩余推力法和遗传算法计算边坡稳定性系数并进行最危险滑面搜索,使用经典算例对方法进行验证,发现含弱层边坡随着滑体宽度增加稳定性系数逐渐降低。以锡林浩特某露天矿为应用实例,对东北帮含弱层边坡进行三维稳定性计算,验证了方法在实际工程中的适应性。     

含多弱层复合边坡滑坡治理三维数值分析

白音华二号矿滑坡区边坡治理工程是针对稳定性差的南帮非工作帮和南排土场构成的复合边坡进行的。滑坡体受多层弱层控制,治理过程中易导致边坡失稳,所以治理工程采取分区开采的条采方案,充分利用边坡治理的三维效应来进行边坡的失稳破坏研究和稳定性分析。选取滑坡区的典型剖面作为研究对象,基于强度折减方法(SRM),应用有限差分FLAC3D软件,在两种开挖条件下,对含多弱层的复合边坡的稳定性规律和破坏机制进行了数值模拟分析,揭示了多弱层对复合边坡的失稳破坏及稳定性的影响。研究结果表明,治理工程中,弱层被揭露一定宽度,滑体沿煤底板弱层水平错动、竖直方向拉裂破坏;随弱层暴露宽度的增加,边坡稳定性明显降低,说明治理边坡具有三维效应;开挖至3-3煤层底板,开挖坡角20°,弱层暴露宽度为400m,边坡的稳定系数刚好达到安全储备系数1.1,建议矿方首选此方案,可以最大限度的回收煤炭资源。