文档介绍：基于可拓学理论的边坡稳定性评价方法
摘要:边坡稳定性是受多因素影响的,各种因素对其稳定性的影响程度也是不一样的,边坡的稳定性就是这些因素相互作用的综合结果。本文应用可拓理论,提出了基于可拓学理论的边坡稳定性评价方法,通过建立边坡稳定性评价的物元模型,计算其物元关联度从而给出了定量的评价结果。
关键词:边坡;稳定性;评价;可拓;物元模型
Slope stability evaluation base on developable theory
Abstract:Slope stability is affected by some factors. Every factor have different affect degree . slope stability is the result of this factors ’reciprocity .This text is about theory of developable, give the method of evaluate method in stability base on it, and set up matter-element model ,account association degree of matter-element ,give an ration evaluate result.
Keyword: stability; evaluate; developable; matter-element model
前言
边坡岩体是性质及其复杂的地质介质。长期的地质作用使其成为自然界最复杂的材料之一。它的力学特性参数、结构面分布规律、工程性质等都是复杂的、多变的,呈时空变化的,具有强烈的不确定性。这些不确定性主要来自三个方面:⑴岩体本身固有的不均匀性;⑵工程参数测量和取样引入的误差:⑶模型不准确引起的不确定性。这些不确定性分析方法是采用确定性的取定值分析方法,并没有获得令人满意的结果,在实际工程中出现了“边坡安全系数大于1发生破坏而小于1却稳定的现象”。所以至今,边坡稳定性分析仍不能完全依赖于理论分析和数值计算,在许多情况下,主要依赖于工程类比和专家经验。近年来,研究人员逐渐认识到在边坡稳定性分析中考虑其不确定性的重要性和必要性,形成了新的观念和不确定性思维方式,使边坡稳定性分析的研究和发展达到了一个新的高度。
当前,边坡稳定性分析中的不确定性研究已经成为边坡稳定性研究的热点之一。通过一些新的学科和理论的引入与交叉,逐步形成了一些新的边坡稳定性分析方法,如以概率论与数里统计为基础的可靠性分析方法、以模糊数学为基础的模糊综合评价方法、以灰色系统理论为基础的灰色系统评价方法、以及以神经网络理论为基础的神经网络评价方法,等等。这些评价方法在边坡稳定性分析与评价中均取得了比较好的应用成果,推动了边坡稳定性的研究的发展。
然而,对于边坡稳定性分析与评价这样一个如此复杂多变的问题,上述理论在实际应用中还是显示出了不少缺陷和不足,如可靠性分析方法中的可靠指标数学推导过于复杂。边坡稳定性的系统可靠性求解在边坡破坏机制不清楚的情况下无法获得;模糊综合评价方法中如何从有限的工程地质数据中探寻边坡稳定性影响因素的合理隶属函数与权重分配,以尽量减少边坡稳定性分析中的主观人为因素;灰色系统评价方法中面临同样的问题;神经网络评价方法存在推理过程不清楚、网络训练时间长等缺陷。
基于以上分析,本文着重研究基于可拓学理论的边坡稳定性评价方法,通过建立边坡稳定性评价的物元模型,计算其物元关联度从而给出了定量的评价结果。
可拓学用形式化的工具,从定性和定量两个角度去研究解决矛盾问题的规律和方法。可拓学的理论支柱使物元理论和可拓集合理论,其逻辑细胞则是物元。所谓物元就是描述事物的名称、特征及量值三个元素的简称。可拓学是我国学者蔡文教授于1983年创立的一门新学科。其创立和发展经历了三个阶段:①1976~1982年为孕育期,提出了研究事物可拓性和处理不相容问题的研究方向;②1983~1989年为创立期,发表了专著《物元分析》,奠定了物元分析的学科基础;③1990~至今为发展期,理论上趋于成熟并开始走向应用,先后发表了《物元模型及应用》、《可拓工程方法》等专著。在学术活动方面,在全国已经建立了隶属于中国现代设计法研究会的物元分析学会。到1998年共召开了七界可拓工程年会。目前,这一领域的研究和应用具有极大的潜力和广泛的应用背景,它可以用于信息处理、决策、预测、识别、评价、管理、控制等许多领域、本文将其应用于某大型露天矿山的边坡稳定性评价,获得了满意的结果。
物元的概念及其表示
人、事和物统称为事物,事物都是具有各种各样的特征,而每一特征可用相应的量值来表征。因此