中智數(shù)度量法在庫(kù)區(qū)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中的研究*

葉炬鋒

浙江同濟(jì)科技職業(yè)學(xué)院 浙江 杭州 311231

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入日益劇增。以浙江省為例，在有著雄厚資本的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)條件下，水庫(kù)工程建設(shè)蓬勃發(fā)展，至2021年底統(tǒng)計(jì)，全省已建成小型以上各類水庫(kù)4280多座，累計(jì)總庫(kù)容445多億m3。然而，浙江省復(fù)雜的地形條件和臺(tái)風(fēng)天氣的頻繁肆虐下，處于山體附近的工程設(shè)施常常受到山體地質(zhì)災(zāi)害的威脅或破壞。水庫(kù)庫(kù)區(qū)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是邊坡防治中的重要一環(huán)，評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)防治工作的開展具有積極主動(dòng)的作用。

1 工程背景及穩(wěn)定性分級(jí)

杭州市某水庫(kù)工程是一座以防洪為主、兼顧灌溉、發(fā)電及改善水環(huán)境的中型水利樞紐。中苕溪在樞紐區(qū)流向南偏東，于壩址下游作近90°轉(zhuǎn)彎流向南西。河谷底寬約50m，河流偏蝕左岸，左岸山坡坡角約30°～40°，右岸25°～30°。

樞紐區(qū)基巖為黃尖組（J3h），巖石單一，為灰褐灰色石英霏細(xì)斑巖，斑晶由斜長(zhǎng)石、石英及少量黑云母組成，黑云母已暗化，基質(zhì)具霏細(xì)結(jié)構(gòu)，由細(xì)小的長(zhǎng)英質(zhì)集合體和玻璃質(zhì)組成。第四系全新統(tǒng)沖洪積層（al-plQ4）以卵石、漂石為主，含有砂，厚3～4.50m。坡洪積層（dl-plQ4），為粉質(zhì)黏土夾碎石和塊石。樞紐區(qū)地質(zhì)構(gòu)造主要表現(xiàn)為斷裂：F1，產(chǎn)狀290°SW∠61°，破碎帶寬2.50m，為沙礫及碎塊組成，并礦化蝕變和高嶺土化，為張扭性斷裂，分布在壩址左岸；F2，產(chǎn)狀32°～49°NW∠70°～84°，為壓扭性斷裂，破碎帶寬0.10～2m，順斷裂方向節(jié)理發(fā)育，節(jié)理面光平，有時(shí)見有鏡面和高傾角擦痕，有輝綠巖脈填充。出露于壩址右岸下游壩腳，在河床尖滅；F3，產(chǎn)狀10°～17°SE∠55°，壓扭性斷裂，塊狀破碎，結(jié)構(gòu)密實(shí)。分布于左岸壩線上游山坡；F4，產(chǎn)狀10°SE∠83°，壓扭性斷裂，由角礫巖組成，局部有方解石細(xì)脈填充。出露于左岸壩線下游山坡。

2 庫(kù)區(qū)邊坡穩(wěn)定性分級(jí)

本文主要以杭州某水庫(kù)庫(kù)區(qū)為研究區(qū)域，研究邊坡穩(wěn)定性分級(jí)，將水庫(kù)庫(kù)區(qū)邊坡劃分成：穩(wěn)定、比較穩(wěn)定、一般穩(wěn)定和較不穩(wěn)定4個(gè)級(jí)別。穩(wěn)定表示安全的狀態(tài)，而較不穩(wěn)定表示邊坡失穩(wěn)的狀態(tài)，那么比較穩(wěn)定、一般穩(wěn)定分別為介于安全和失穩(wěn)的中間狀態(tài)[1]。為了計(jì)算更加精確，采用9個(gè)重要影響因子的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析詳見表1[2-3]穩(wěn)定性分級(jí)，并歸一化處理詳見表2所示。

表2 歸一化處理數(shù)據(jù)

根據(jù)表1和表2，將從水庫(kù)區(qū)域中采集到的9組數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理后得到表3。

表3 研究樣本9組數(shù)據(jù)

3 中智數(shù)概念

1980年，Smarandache提出了的哲學(xué)思想中智理論（Neutrosophy）[4]，主張以中立的態(tài)度對(duì)待事物自身，從而分析不同思想觀念在看待同一事物時(shí)所產(chǎn)生的差異。隨后Smarandache進(jìn)一步將中智理論運(yùn)用到數(shù)學(xué)領(lǐng)域，提出了一系列以中智思想為基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)理論，其中主要包括中智邏輯、中智統(tǒng)計(jì)學(xué)、中智概率和中智集等。上述數(shù)學(xué)理論已被應(yīng)用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、量子力學(xué)和人工智能等重要領(lǐng)域，并取得了重要成果。本文引用的中智數(shù)理論是隸屬于中智統(tǒng)計(jì)學(xué)的一個(gè)分支[5]，它是以經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)為基礎(chǔ)衍生出的產(chǎn)物能夠以一種形式表達(dá)不確定的數(shù)據(jù)，在區(qū)間數(shù)形式中提取數(shù)據(jù)中隱含的確定與不確定性因素，最后使用中智數(shù)的形式來(lái)表達(dá)區(qū)間數(shù)。

4 中智數(shù)指數(shù)度量法計(jì)算

設(shè)兩個(gè)目標(biāo)向量為B＝（b1，b2，…，bn）和C＝（C1，C2，…，Cn），其中n個(gè)向量元素都是正數(shù)，基于中智數(shù)理論，在傳統(tǒng)的指數(shù)度量法[6]和分級(jí)因素基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，各級(jí)賦予的權(quán)值同樣滿足wj∈[0,1][7]并且最后得出指數(shù)度量公式：

5 邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

在相同權(quán)值情況下，9組數(shù)據(jù)代入中智數(shù)指數(shù)度量法計(jì)算公式。表2中的區(qū)間值作為向量B，表3數(shù)據(jù)作為目標(biāo)向量C代入公式計(jì)算。根據(jù)指數(shù)度量公式計(jì)算出其結(jié)果顯示在表4中。

表4 9組樣本的計(jì)算度量值

本文提出了中智數(shù)的指數(shù)相似度量法，將選定的邊坡區(qū)域作為研究對(duì)象，實(shí)地采取樣本，計(jì)算實(shí)際數(shù)據(jù)與分級(jí)數(shù)據(jù)的度量值，度量值的離散值越大，決策分辨就越高，最后給出評(píng)價(jià)的結(jié)果。指數(shù)度量法對(duì)樣本數(shù)據(jù)比較銳化，適合于環(huán)境相對(duì)復(fù)雜變化較大的水庫(kù)庫(kù)區(qū)，當(dāng)然庫(kù)區(qū)邊坡取樣工作越具體化、精細(xì)化，評(píng)價(jià)結(jié)果就越準(zhǔn)確。