基于中智数相似度量的边坡稳定性分级评价方法研究

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云南省位于我国西南地区,是受滑坡、泥石流等地质灾害威胁较为严重的省份。由于云南省矿产资源丰富,露天矿山开采引发的滑坡灾害逐渐成上升趋势。为了保障露天矿山周围能安全开展活动,首先要进行露天矿山边坡滑坡的灾害防治工作。因此,开展对云南省露天矿山滑坡灾害防治的研究是非常必要的。在开展滑坡防治过程中,边坡的稳定性评价是重要的一个环节,评价方法的选择是这个环节中重要的一步。由于边坡中存在着大量的不完整和非线性信息,其参数具有强烈的不确定性,许多不确定性分析方法逐渐应用于实际工程中。虽然结果表明这些方法有效,但对比后发现大多数不确定性分析方法仍然存在着过程繁杂、难以理解的问题。因此,提出一种简单、精确且合理的不确定性分析方法,对实际工程中评价边坡稳定性具有重要意义。边坡稳定性评价方法对不同的区域不同类型的边坡适用性存在差异。因此,通过研究区域的边坡案例对比分析不同的边坡稳定性评价方法,选择出最适合该研究区域的评价方法具有重要的理论和现实意义。因此,本文的研究目的包含两个方面,一是为了解决边坡参数的不确定性问题,使评价方法能简便并精确合理的应用于实际中,二是要建立针对云南省露天矿山的边坡稳定性评价方法,推进云南省防灾减灾任务。本论文将中智理论引入边坡稳定性评价中,通过中智数的形式来表达边坡参数不确定的信息;通过提出基于中智数关联系数的聚类分析方法对边坡稳定性等级数进行确定;接着将G1法—变异系数法的组合权重法引入边坡稳定性领域计算出合理权重值。在此基础上,本论文提出了四种中智数相似度量对边坡稳定性进行分级评价,最后将四种方法的计算结果进行对比分析得出更适用于云南省露天矿山边坡的稳定性评价方法。本文的主要研究内容及成果如下:(1)通过野外勘测获取32个云南省露天矿山边坡的资料,确定边坡稳定性影响因素,根据经验设定边坡等级为四个等级。引入中智数来表达边坡数据的不确定信息,得到中智数下的边坡数据和边坡稳定性影响因素评价表,评价表中的等级将作为后续评价的等级范例。(2)提出基于中智数关联系数的聚类分析方法,对研究区域内的边坡样本进行聚类分析。根据聚类结果得到边坡可分为四类,与原设四个边坡等级相吻合,可知该聚类分析方法有效。(3)将G1法与变异系数法两种主客观方法进行组合取值,并用乘法合成法、β1=0.5时线性加权合成法、β1=0.7时线性加权合成法进行合成得到三组组合权重值。通过边坡实例得到,乘法合成法求得的组合权重值更适用于本研究区域的边坡稳定性计算。(4)提出四种基于中智数相似度量的边坡稳定性分级评价方法——正切、反正切、广义Dice、指数法,通过边坡实例验证了四种方法均有效。为了对比四种方法的适用性,本文通过计算四种方法的度量值的标准差,将四种方法得到的数据进行处理。将标准差计算结果以折线图的方式展示,并对四种方法进行对比分析,得到反正切法更适用于云南省露天矿山边坡稳定性评价,指数法、正切法次之,广义Dice法适用性一般。
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