徐興華，尚岳全，唐小明

1.浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，杭州 310007 2.浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院，杭州 310058

滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)的耦合權(quán)重綜合評(píng)價(jià)方法

徐興華1，尚岳全2，唐小明1

1.浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，杭州 310007 2.浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院，杭州 310058

針對(duì)滑坡治理以后的穩(wěn)定狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)問題，從影響因素多因子多層次角度出發(fā)，構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)決策模型，提出了滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)的耦合權(quán)重確定方法，即基于優(yōu)先關(guān)系排序--二元相對(duì)比較的權(quán)重計(jì)算確定方法，以避免一致性檢驗(yàn)，減少評(píng)判的主觀性，還采用程序編程語言編制了相應(yīng)計(jì)算分析程序。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合杭金衢K103滑坡的地形地質(zhì)條件和工程治理情況，采用基于耦合權(quán)重的滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)綜合評(píng)判方法，進(jìn)行其歷經(jīng)治理的穩(wěn)定狀態(tài)分析和效果評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明：滑坡歷經(jīng)綜合治理，所處的穩(wěn)定狀態(tài)等級(jí)區(qū)間為基本穩(wěn)定狀態(tài)(EII)；各項(xiàng)工程措施充分發(fā)揮功能效應(yīng)，穩(wěn)定系數(shù)由0.98提高至1.20，滑坡整體穩(wěn)定，安全儲(chǔ)備充足。

滑坡治理；穩(wěn)定狀態(tài)；工程治理效果；多因子多層次；綜合評(píng)價(jià)；耦合權(quán)重

0 引言

滑坡治理是一項(xiàng)系統(tǒng)性的、復(fù)雜的工程，治理后的穩(wěn)定狀態(tài)評(píng)價(jià)是不容忽視的問題。目前滑坡研究多集中于前期的成因分析、機(jī)制研究、變形監(jiān)測(cè)、穩(wěn)定計(jì)算分析和防治方案對(duì)策等方面[1-5]，而對(duì)于滑坡治理的相關(guān)研究卻涉及較少，相關(guān)學(xué)者[6-9]僅結(jié)合工程實(shí)際對(duì)滑坡綜合方案、工程措施和治理效果等進(jìn)行了定性評(píng)價(jià)、模型試驗(yàn)、監(jiān)測(cè)和穩(wěn)定分析?？傮w而言，滑坡治理以后的穩(wěn)定狀態(tài)評(píng)價(jià)問題涉及較少，重視程度較欠缺，畢竟滑坡工程治理是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，并且也會(huì)產(chǎn)生失效現(xiàn)象[6,9]，應(yīng)對(duì)滑坡歷經(jīng)治理的穩(wěn)定狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)問題予以足夠重視。筆者從滑坡歷經(jīng)治理的影響多因素角度出發(fā)，建立多因子多層次體系結(jié)構(gòu)，構(gòu)建滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)決策模型，確立基于耦合權(quán)重的滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)方法；再結(jié)合杭金衢K103滑坡的地形地質(zhì)條件和工程治理情況，進(jìn)行穩(wěn)定狀態(tài)分析和治理效果評(píng)價(jià)，以期為滑坡的綜合治理和安全穩(wěn)定評(píng)價(jià)提供技術(shù)支持，為公路正常行車和安全運(yùn)營提供可靠保障。

1 層次體系結(jié)構(gòu)

對(duì)于滑坡治理以后的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)問題，應(yīng)從影響其穩(wěn)定性的多因素角度出發(fā)，結(jié)合滑坡自然屬性、外在表征、賦存環(huán)境、坡體改造和工程治理等進(jìn)行多因子多層次綜合評(píng)價(jià)決策分析。結(jié)合對(duì)浙江省近10年來大中型公路滑坡治理案例[10-11]的統(tǒng)計(jì)和總結(jié)，可以確定滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)和效果分析的多因子多層次體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 層次體系結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Hierarchy structure chart

2 多因子多層次綜合評(píng)價(jià)模型

2.1 理論基礎(chǔ)

參照規(guī)范[12-13]要求，建立反映滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)的評(píng)價(jià)集，即穩(wěn)定狀態(tài)(EⅠ)、基本穩(wěn)定狀態(tài)(EⅡ)、一般穩(wěn)定狀態(tài)(EⅢ)、不穩(wěn)定狀態(tài)(EⅣ)和極不穩(wěn)定狀態(tài)(EⅤ)。

首先，根據(jù)層次體系結(jié)構(gòu)，基于模糊數(shù)學(xué)理論[14]，建立其各類二級(jí)因子的隸屬度矩陣和權(quán)重矩陣，確定相應(yīng)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果集為

Vj=Aj·Rj=[aj,1aj,2…aj,n]·

其中：Vj為第j個(gè)一級(jí)因子所屬各類二級(jí)因子的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果集，j=1，2，…，5；Aj=[aj,1aj,2…aj,n]是各類二級(jí)因子的權(quán)重矩陣，且滿足aj,1+aj,2+…+aj,n=1；j為一級(jí)因子數(shù)，j=1，2，…，5；n為各類二級(jí)因子的影響因素?cái)?shù)；Rj為二級(jí)因子的隸屬度矩陣；μj,n5表示的是各類二級(jí)因子單個(gè)影響因素的隸屬度值。

其次，在確定所有二級(jí)因子評(píng)價(jià)結(jié)果集的基礎(chǔ)上，按照規(guī)則組建形成一級(jí)因子的隸屬度矩陣，再結(jié)合一級(jí)因子的權(quán)重矩陣，依據(jù)模糊變換理論[14]，確定出滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果集為

最后，依據(jù)最大隸屬度準(zhǔn)則[14]確定滑坡歷經(jīng)治理穩(wěn)定狀態(tài)所處的等級(jí)區(qū)間，基于最終綜合評(píng)價(jià)結(jié)果集{λ1,λ2,…，λ5}，其對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定狀態(tài)等級(jí)區(qū)間為{EⅠ,EⅡ,…,EⅤ}，則綜合評(píng)價(jià)決策確定結(jié)果為

故而可見，λmax所對(duì)應(yīng)的等級(jí)區(qū)間即為滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)所處的等級(jí)狀態(tài)區(qū)間。

2.2 變量隸屬度確定

指標(biāo)變量隸屬度可以分為兩類，一是離散型隸屬度，二是連續(xù)型隸屬度。

對(duì)于離散型隸屬度，通常采用專家評(píng)定結(jié)合工程實(shí)際條件確定，其計(jì)算可以通過轉(zhuǎn)換等級(jí)予以實(shí)現(xiàn)[15]。首先將各類二級(jí)因子依據(jù)其實(shí)際情況劃分為5個(gè)轉(zhuǎn)換等級(jí)(C1--C5)；然后由專家評(píng)定并結(jié)合工程實(shí)際條件對(duì)每個(gè)轉(zhuǎn)換等級(jí)對(duì)應(yīng)于穩(wěn)定狀態(tài)等級(jí)區(qū)間(EⅠ--EⅤ)的隸屬度進(jìn)行取值確定；最后依據(jù)其所在的轉(zhuǎn)換等級(jí)，通過查表1(其中每列值總和為1)來確定因子隸屬度。

表1 轉(zhuǎn)換等級(jí)與隸屬度的關(guān)系

對(duì)于連續(xù)型變量隸屬度的計(jì)算，通過半梯形分布函數(shù)確定[14]，依據(jù)各因子的分級(jí)閥值，構(gòu)建半梯形分布的函數(shù)關(guān)系如式(4)--(8)所示:

式中：l是連續(xù)型變量的序數(shù)，l=1，2，…，5；r是變量實(shí)際取值；d1、d2、d3、d4、d5是分級(jí)閥值，d1--d5逐漸增大。

2.3 評(píng)判權(quán)向量確定

權(quán)重在滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)多因子多層次綜合決策分析中用以衡量各類因子的重要性關(guān)系。目前，常用的權(quán)重計(jì)算確定多采用AHP法或IAHP法[14,16-17]，相關(guān)研究在邊坡穩(wěn)定評(píng)判分析中已有涉及。但是，AHP法采用分值標(biāo)定時(shí)難以界定一個(gè)具體值，同時(shí)還需要一致性檢驗(yàn)；而IAHP法雖然可以確定兩者之間的重要性差別，但在比較指標(biāo)較多的情況下，會(huì)因指標(biāo)排序存在邏輯錯(cuò)誤,給出錯(cuò)誤的權(quán)重。相關(guān)研究在處理權(quán)重的過程中，結(jié)合實(shí)際提出了變權(quán)重的思想[15]，主要是在常權(quán)向量的基礎(chǔ)上適當(dāng)加大處于最差轉(zhuǎn)換等級(jí)的權(quán)重，但其基于AHP法尚需一致性檢驗(yàn)。因此，筆者在計(jì)算確定權(quán)重的過程中，建立了一種新的權(quán)重確定方法----基于優(yōu)先關(guān)系排序--二元相對(duì)比較法的權(quán)重計(jì)算方法，即：首先采用優(yōu)先關(guān)系排序確定各因素的重要性程序優(yōu)先關(guān)系；再在此基礎(chǔ)上，通過二元相對(duì)比較法確定各因素的具體權(quán)重值。這樣可避免一致性檢驗(yàn)，且減少評(píng)判的主觀性，同時(shí)提高評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性和合理性。

2.4 綜合評(píng)價(jià)模型程序?qū)崿F(xiàn)

為提高模型處理能力和運(yùn)算速度，采用程序編制語言編制了相應(yīng)的計(jì)算分析程序，綜合評(píng)價(jià)模型分析界面和計(jì)算結(jié)果分別如圖2和圖3所示。按照程序要求，加載數(shù)據(jù)文件，即可得模型計(jì)算結(jié)果。

圖2 綜合評(píng)價(jià)模型計(jì)算程序Fig.2 Calculation program of evaluation model

圖3 模型計(jì)算結(jié)果Fig.3 Calculation results of model

3 綜合評(píng)價(jià)的耦合權(quán)重確定方法

3.1 多因素重要性優(yōu)先關(guān)系排序

假設(shè)滑坡穩(wěn)定性受到n個(gè)屬性因素的影響作用，記研究域U={u1,u2,…,un}，通過優(yōu)先關(guān)系排序可確定其相互間的重要性程度關(guān)系[18]。

首先，選擇m個(gè)專家來對(duì)此n個(gè)因素進(jìn)行兩兩相對(duì)比較，并采用0～10之間的分值來對(duì)其重要性程度進(jìn)行打分判定。具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示，專家評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所示。表3中：每行比較對(duì)對(duì)應(yīng)于10～0分值列中的數(shù)據(jù)，表示在該比較對(duì)下對(duì)m個(gè)專家評(píng)判結(jié)果的分類統(tǒng)計(jì)，其分類統(tǒng)計(jì)數(shù)的總和為m，各比較對(duì)的總值為分類統(tǒng)計(jì)數(shù)與其對(duì)應(yīng)分值的乘積的總和；程度系數(shù)表示總值除以m個(gè)專家均取10分時(shí)的總分值。以u(píng)1→u2為例，其x12(1)+x12(2)+x12(3)=m，總值y12=9x12(1)+7x12(2)+4x12(3)，程度系數(shù)u12=y12/(10m)。其余比較對(duì)則以此類推，即可確定出所有比較對(duì)的程序系數(shù)。

表2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

表3 相對(duì)比較評(píng)判結(jié)果統(tǒng)計(jì)

其次，依據(jù)各比較對(duì)的程度系數(shù)值即可建立模糊優(yōu)先關(guān)系矩陣：

uij為ui→uj的程度系數(shù)，其滿足uij∈[0,1]，uii=0(表示自身相比無重要性可言)，uij+uji=1(表示ui→uj的重要性程度系數(shù)與uj→ui的重要性程度系數(shù)之和為1)。

接著，采用λ-截矩陣對(duì)模糊優(yōu)先關(guān)系矩陣U進(jìn)行動(dòng)態(tài)截取，以確定相對(duì)重要的優(yōu)先關(guān)系對(duì)象。給定λ∈[0,1]，可以得到U=[uij]n×n的截矩陣：

令λ從1→0變化，求取截矩陣。當(dāng)Uλ首次出現(xiàn)某行元素除了對(duì)角線為0外其余均為1的情況時(shí)，則可認(rèn)為該行元素對(duì)應(yīng)的因素為第一重要性優(yōu)先對(duì)象。

然后，在優(yōu)先關(guān)系矩陣中除去該第一重要性優(yōu)先對(duì)象所對(duì)應(yīng)的行和列元素，即可獲得新的優(yōu)先關(guān)系矩陣；同樣地，再用λ-截矩陣來確定新的重要性優(yōu)先對(duì)象。若當(dāng)λ取至一定值時(shí)，Uλ中的第1行元素出現(xiàn)了除對(duì)角線外其余均為1的情況，即表現(xiàn)為[0,1,1,…,1]，則可說明u1為第一重要性優(yōu)先對(duì)象；再在優(yōu)先關(guān)系矩陣中除去u1相對(duì)應(yīng)的行和列的元素，從而構(gòu)建新的優(yōu)先關(guān)系矩陣，即

同理，采用λ從1→0之間變化求解λ-截矩陣，再結(jié)合截矩陣中出現(xiàn)有某行元素除了對(duì)角線為0外其余均為1的情況，即可確定其新的重要性優(yōu)先對(duì)象。照此循環(huán)，采用不同的λ-截矩陣動(dòng)態(tài)截取，直至所有因素的重要性程度均被確定下來為止。

以此類推，基于動(dòng)態(tài)優(yōu)先關(guān)系矩陣采用λ-截矩陣求解，即可獲得所有因素的重要性程度排序，即依據(jù)動(dòng)態(tài)截矩陣確定出來的各因素的次序確定其重要性程度的大小。

3.2 二元相對(duì)比較計(jì)算確定權(quán)重值

在求取所得多因素的重要性程度的優(yōu)先關(guān)系排序的基礎(chǔ)上，依據(jù)其各因素間的相對(duì)重要性，對(duì)比相關(guān)分析法[19]對(duì)其加以必要的改進(jìn)和補(bǔ)充，采用二元相對(duì)比較法計(jì)算確定各因素的具體權(quán)重值。對(duì)于研究域U={u1,u2,…,un}，依據(jù)其各因素相互間的重要性程度優(yōu)先關(guān)系，通過確定的兩兩相對(duì)比較，構(gòu)造計(jì)算分析的比較矩陣。為了便于記憶、比較與計(jì)算處理，采用0、1/2、1對(duì)各因素間的比較關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定。由此，可以構(gòu)建多因素間兩兩相對(duì)的比較矩陣：

并且有bii=1/2，表示指標(biāo)ui與自身相比，其重要性相同。

依據(jù)比較矩陣求解各因素的重要性程度排序指數(shù)zi(i=1,2,…,n)，其為比較矩陣中各因素對(duì)應(yīng)各行元素的兩倍之和，即

然后利用重要性程度排序指數(shù)zi(i=1，2，…，n)構(gòu)造判斷矩陣P:

再基于判斷矩陣P確定其反對(duì)稱矩陣Q，令Q=lgP=[lg(pij)]n×n，則有

Q=[qij]n×n=[lg(pij)]n×n=

其中，qij+qji=0。

由此獲得的構(gòu)造矩陣G是判斷矩陣P的擬優(yōu)傳遞矩陣，并且其完全滿足一致性要求，無需進(jìn)行AHP法的一致性檢驗(yàn)。

基于滿足一致性要求的構(gòu)造矩陣G，參照求解判斷矩陣的最大特征根及其特征向量的近似計(jì)算方法[20]，利用和積法及方根法可以直接求解出各因素指標(biāo)的具體權(quán)重值A(chǔ)=[wi](i=1,2,…,n)。權(quán)重計(jì)算確定的具體過程如下：

1)和積法計(jì)算確定權(quán)重值：

A=[wi](i=1,2,…,n) ;

2)方根法計(jì)算確定權(quán)重值：

A=[wi](i=1,2,…,n) 。

3.3 流程結(jié)構(gòu)與程序?qū)崿F(xiàn)

耦合權(quán)重計(jì)算確定實(shí)現(xiàn)的主要步驟如下：首先建立反映滑坡性狀的研究域，通過兩兩相互比較，建立模糊優(yōu)先關(guān)系矩陣，采用優(yōu)先關(guān)系排序和λ-截矩陣動(dòng)態(tài)截取，確定各因素的重要性程度優(yōu)先關(guān)系；然后通過二元相對(duì)比較法，對(duì)各因素間的比較關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定，以此建立比較矩陣，構(gòu)造判斷矩陣，再應(yīng)用構(gòu)造矩陣，且構(gòu)造矩陣是判斷矩陣的最優(yōu)傳遞矩陣，其滿足一致性要求；最后參照求解判斷矩陣最大特征根及特征向量的近似計(jì)算方法，利用和積法或方根法直接求解各因素具體權(quán)重值。計(jì)算確定權(quán)重的流程結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 計(jì)算流程結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Process structure of model calculation

為提高模型處理能力和運(yùn)算速度，采用編程語言編制了耦合權(quán)重計(jì)算確定的計(jì)算分析程序，因素重要性優(yōu)先關(guān)系排序及其具體權(quán)重值的計(jì)算確定分別如圖5和圖6所示。依照程序要求，加載入相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件，即可獲得模型處理分析的結(jié)果。

圖5 優(yōu)先關(guān)系排序計(jì)算程序Fig.5 Calculation program of relation sequence

圖6 權(quán)重求解確定計(jì)算程序Fig.6 Calculation program of weight values determination

4 工程實(shí)例應(yīng)用研究

4.1 研究區(qū)域

杭金衢K103滑坡[10]位于杭金衢高速公路K103段西側(cè)(圖7)，屬因公路建設(shè)坡腳開挖而誘發(fā)的大型破碎巖質(zhì)路塹滑坡。滑體分上下兩部分，方量分別約48萬和112萬 m3，滑坡方向大致為正東向，與公路延伸方向近于正交。在高速公路建設(shè)中，坡腳開挖高度均超過13 m，局部達(dá)40 m，平均坡度約45°，坡體上有約6萬 m3棄土堆積，受開挖與降水等影響，多次發(fā)生坡面錯(cuò)裂、滑體坍塌和路面隆起等現(xiàn)象，威脅到正常行車和安全運(yùn)營。

滑坡位于丘陵地帶，自然坡度20°～45°，相對(duì)高差約110 m。滑坡區(qū)地層巖性為灰色、紫紅色凝灰?guī)r和紫紅色礫巖，表層覆蓋殘坡積含礫亞砂土和角礫，厚約5～6 m，局部基巖裸露，表層植被較發(fā)育?；麦w巖體破碎，風(fēng)化強(qiáng)烈，呈碎塊石夾泥狀，厚15～40 m；滑面沿破碎帶發(fā)育，次生夾泥，強(qiáng)度低；滑床為礫巖，呈紫紅色，礫狀結(jié)構(gòu)，鈣泥質(zhì)膠結(jié)，完整性較好?；聟^(qū)地下水類型為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水，松散巖類孔隙水賦存于第四紀(jì)含礫亞砂土和角礫中，基巖裂隙水主要受大氣降水補(bǔ)給，地下水位埋深較大，超過9 m，順坡向徑流，活躍帶部位可發(fā)展為潛在滑動(dòng)面。

杭金衢K103滑坡發(fā)生滑動(dòng)及加速變形以后，立即采取相應(yīng)的治理方案和工程措施，滑坡綜合治理具體布置如下：

1)應(yīng)急處治：采取預(yù)應(yīng)力錨索和截排水為主，卸載、擋墻加固等為輔的措施。①坡頂棄土先行卸載，自上而下分級(jí)進(jìn)行，臺(tái)階高度不大于1 m。②擋墻加固采用槽鋼和工字鋼焊接成的鋼骨架并結(jié)合長錨桿施加錨固力，使擋墻與墻后巖體緊密連接。③在K103+050-K103+300里程段布置預(yù)應(yīng)力錨索，第一排布置在水平距路基中心線50 m處，第二排布置在其上方垂直距離6 m處，縱向間距10 m，交錯(cuò)布置，在K103+040-K103+130里程段第二排錨索上方8 m處以10m間距增設(shè)10根錨索；錨索傾角25°，錨固長度12 m，單根設(shè)計(jì)長度50 m，設(shè)計(jì)錨固力1 000 kN。④在滑坡中部設(shè)置排水隧洞，全長250 m，2.0 m×2.0 m，坡面上對(duì)應(yīng)排水隧洞的平面中心位置每隔1.0 m設(shè)置垂直排水孔與隧洞頂部貫通，并在坡面設(shè)置截排水溝以防地表水滲入滑體。

義烏本地坐標(biāo)，由工程地形圖件獲取。圖7 滑坡治理平面布置圖Fig.7 Engineering treatment of landslide

2)永久加固：采取設(shè)置抗滑樁和增設(shè)排水結(jié)構(gòu)的永久加固措施。①滑體中部設(shè)置抗滑樁，品字形布設(shè)，采用40根2.5 m×4.0 m的鋼筋混凝土樁，單樁提供抗滑力15 MN；靠近滑體邊緣再增設(shè)8根2.0 m×3.0 m的抗滑樁，單樁提供抗滑力2 MN；抗滑樁頂及橫梁中部均設(shè)置一根預(yù)應(yīng)力錨索，傾角30°，錨固長度9 m，設(shè)計(jì)長度30 m，錨固力1 000 kN。②滑體頂部滑面以下增設(shè)排水隧洞，2.0 m×2.0 m，洞長140 m，排水縱坡3%，坡面上每隔1.0 m設(shè)置垂直排水孔與排水隧洞頂部貫通；并在滑體上設(shè)置截水溝和攔水壩，防止地表水滲入滑體。

4.2 評(píng)價(jià)因子隸屬度確定

結(jié)合杭金衢K103滑坡的地形地質(zhì)條件和綜合治理情況，參照相關(guān)工程案例研究成果[10-11,16-17]和相應(yīng)規(guī)范要求[12-13]，構(gòu)建滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)的多因子多層次體系結(jié)構(gòu)，確定各類評(píng)價(jià)因子相對(duì)于穩(wěn)定狀態(tài)等級(jí)區(qū)間的分級(jí)閥值[11]，如表4所示。

依據(jù)離散型變量隸屬度的計(jì)算確定方法，對(duì)于巖土體材料特性、坡體結(jié)構(gòu)類型、滑帶土性質(zhì)、區(qū)域構(gòu)造特征、坡面形態(tài)、地表水活動(dòng)、施工模式、卸載土石方量及擋墻防護(hù)這9類離散型變量，分別確定其轉(zhuǎn)換等級(jí)與其隸屬度的關(guān)系(表1)，通過專家評(píng)定并結(jié)合工程實(shí)際來綜合確定(表4)。結(jié)合滑坡實(shí)際地形地質(zhì)條件和工程治理情況，確定其轉(zhuǎn)換等級(jí)分別為C3、C5、C2、C3、C4、C4、C3、C2、C2，對(duì)應(yīng)隸屬度分別為[0,0.2,0.5,0.3,0]、[0,0,0.05,0.20,0.75]、[0.20,0.65,0.15,0,0]、[0,0.25,0.60,0.15,0]、[0,0,0.10,0.65,0.25]、[0,0,0.2,0.5,0.3]、[0,0.2,0.6,0.2,0]、[0.25,0.65,0.10,0,0]、[0.2,0.7,0.1,0,0]。

依據(jù)連續(xù)型變量的計(jì)算確定方法，參照式(4)-(8)所示半梯形分布隸屬度函數(shù)公式，結(jié)合評(píng)價(jià)因子分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)閥值(參照表5)，以實(shí)際變量值為基礎(chǔ)，確定滑坡體規(guī)模、堆積層厚度、坡體高度、自然坡度、降雨情況、地下水狀況、植被發(fā)育、地震烈度、開挖高度、開挖坡率、表里截排水工程、錨索加固及抗滑樁阻滑這13類連續(xù)型變量的隸屬度值為[0,0.85,0.15,0,0]、[0,0.667,0.333,0,0]、[0,0,0.98,0.02,0]、[0,0.5,0.5,0,0]、[0,0,0.625,0.375,0]、[0,0.65,0.35,0,0]、[0,0,0.667,0.333,0]、[0,1,0,0,0]、[0,0.35,0.65,0,0]、[0,0.28,0.72,0,0]、[0,0.75,0.25,0,0]、[0,0.68,0.32,0,0]、[0.486,0.514,0,0,0]。

在確定各類隸屬度值的基礎(chǔ)上，可以依次構(gòu)建各類評(píng)價(jià)因子的隸屬度矩陣：

1)自然屬性因素的評(píng)價(jià)因子隸屬度矩陣為

2)宏觀特征表現(xiàn)的評(píng)價(jià)因子隸屬度矩陣為

3)賦存環(huán)境條件的評(píng)價(jià)因子隸屬度矩陣為

4)坡體改造作用的類評(píng)價(jià)因子隸屬度矩陣為

5)工程治理作用的評(píng)價(jià)因子隸屬度矩陣為

4.3 耦合權(quán)重計(jì)算確定

依據(jù)基于優(yōu)先關(guān)系排序--二元相對(duì)比較法的耦合權(quán)重計(jì)算確定方法，對(duì)于一級(jí)因子權(quán)重，基于多因素間兩兩相對(duì)比較統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算程度系數(shù)值，確定其模糊優(yōu)先關(guān)系矩陣為

分別令λ=0.52、0.70、0.54、0.64，基于模糊優(yōu)先關(guān)系矩陣構(gòu)建λ-截矩陣實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)截取，如取λ=0.52時(shí)，得λ-截矩陣為

以某行中除對(duì)角線元素為0外其余均為1所對(duì)應(yīng)的因素為重要性程度優(yōu)先對(duì)象，實(shí)現(xiàn)多因素優(yōu)先關(guān)系排序，以此類推、循環(huán)往復(fù)，可以確定U5、U1、U4、U2、U3分別為第一、二、三、四和五重要性程度優(yōu)先對(duì)象，即工程治理作用>自然屬性因素>坡體改造作用>宏觀特征表現(xiàn)>賦存環(huán)境條件。

依據(jù)各因素的重要性程度優(yōu)先關(guān)系排序，確定權(quán)重計(jì)算的兩兩相對(duì)比較矩陣為

計(jì)算出各因素的排序指數(shù)為{7,3,1,5,9}?；诖?，確定判斷矩陣為

P=[pij]5×5=

計(jì)算出反對(duì)稱矩陣為

Q=[qij]5×5=[lg(pij)]5×5=

建立應(yīng)用構(gòu)造矩陣為

G=[gij]5×5=

其滿足一致性檢驗(yàn)要求，在此基礎(chǔ)上再利用和積法或方根法計(jì)算出各因素的具體權(quán)重值如下：

A=[0.269 0.076 0.043 0.143 0.469]

同樣地，自然屬性因素、宏觀特征表現(xiàn)、賦存環(huán)境條件、坡體改造作用及工程治理作用所屬各類二級(jí)因子的具體權(quán)重值也可基于優(yōu)先關(guān)系排序--二元相對(duì)比較法的耦合權(quán)重計(jì)算確定方法求解得出，分別如下：

A1=[0.513 0.137 0.276 0.074] ;

A2=[0.043 0.374 0.374 0.104 0.104] ;

A3=[0.276 0.042 0.474 0.104 0.104] ;

A4=[0.286 0.571 0.143] ;

A5=[0.056 0.271 0.146 0.471 0.056] 。

4.4 穩(wěn)定狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)

在求解所得一級(jí)、二級(jí)因子權(quán)重值及其隸屬度的基礎(chǔ)上，依據(jù)多因子多層次綜合評(píng)價(jià)模型理論基礎(chǔ)，進(jìn)行滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)。

首先依據(jù)二級(jí)因子的隸屬度矩陣和權(quán)重矩陣，求解自然屬性因素、宏觀特征表現(xiàn)、賦存環(huán)境條件、坡體改造作用和工程治理作用等二級(jí)因子的評(píng)價(jià)結(jié)果集，分別如下：

V1=A1·R1=[0.513 0.137 0.276 0.074]·

[0.055 0.301 0.349 0.192 0.103] ;

V2=A2·R2=

[0.043 0.374 0.374 0.104 0.104]·

[0 0.338 0.322 0.246 0.094] ;

V3=A3·R3=

[0.276 0.042 0.474 0.104 0.104]·

[0 0.411 0.417 0.159 0.013] ;

V4=A4·R4=[0.286 0.571 0.143]·

[0 0.289 0.682 0.029 0] ;

V5=A5·R5=

[0.056 0.271 0.146 0.471 0.056]·

[0.254 0.620 0.126 0 0] 。

再基于二級(jí)因子的評(píng)價(jià)結(jié)果集按照規(guī)則組建為一級(jí)因子的隸屬度矩陣R，結(jié)合一級(jí)因子的權(quán)重矩陣A進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析，確定其結(jié)果集為

V=A·R=[0.269 0.076 0.043 0.143 0.469]·

[0.134 0.456 0.293 0.081 0.036] 。

最后，依據(jù)最大隸屬度原則計(jì)算確定出

λmax=max{0.134, 0.456, 0.293, 0.081, 0.036} =0.456。

其所對(duì)應(yīng)的等級(jí)區(qū)間EⅡ即為模型所確定的滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)所處的等級(jí)狀態(tài)區(qū)間，即滑坡歷經(jīng)治理所處的狀態(tài)為基本穩(wěn)定狀態(tài)(EⅡ)。

5 計(jì)算對(duì)比驗(yàn)證

結(jié)合綜合評(píng)價(jià)模型求解所得滑坡歷經(jīng)治理所處的狀態(tài)為基本穩(wěn)定狀態(tài)(EⅡ)，通過其歷經(jīng)工程治理期間的穩(wěn)定系數(shù)變化予以比較對(duì)照和驗(yàn)證，以進(jìn)一步說明綜合評(píng)價(jià)模型的合理性和有效性。

滑坡應(yīng)急處治是針對(duì)發(fā)生滑動(dòng)及加速變形的應(yīng)急搶險(xiǎn)防治，其治理穩(wěn)定系數(shù)動(dòng)態(tài)變化如下：治理前穩(wěn)定系數(shù)為0.98，卸載后提高0.02達(dá)到1.00，布設(shè)預(yù)應(yīng)力錨索后再提高0.01達(dá)到1.01；采取排水隧洞、排水平孔等排水結(jié)構(gòu)消除地下水的不利影響，地下水位降低2、4、6、8 m的穩(wěn)定系數(shù)分別為1.04、1.08、1.11、1.15，其有效提高了滑坡的安全穩(wěn)定性。

滑坡經(jīng)應(yīng)急處治雖能保持一定程度的穩(wěn)定，但未達(dá)到工程設(shè)計(jì)要求，可采取抗滑樁、排水結(jié)構(gòu)等永久加固措施。經(jīng)過治理的穩(wěn)定系數(shù)動(dòng)態(tài)變化如下：滑坡初始穩(wěn)定系數(shù)為0.98，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；應(yīng)急處治后穩(wěn)定系數(shù)有效提高，為1.04～1.15；經(jīng)永久加固治理，穩(wěn)定系數(shù)提高至1.20，滿足安全可靠要求，正常情況下處于穩(wěn)定狀態(tài)。

表5 穩(wěn)定系數(shù)區(qū)間

結(jié)合規(guī)范要求對(duì)滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)予以穩(wěn)定安全系數(shù)具體化(表5)，對(duì)應(yīng)滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)多因子多層次綜合評(píng)價(jià)模型分析結(jié)果和滑坡治理穩(wěn)定系數(shù)動(dòng)態(tài)變化情況，可見滑坡歷經(jīng)治理目前所處的穩(wěn)定狀態(tài)為基本穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)也說明，采用多因子多層次綜合評(píng)價(jià)模型進(jìn)行滑坡歷經(jīng)治理的穩(wěn)定性狀態(tài)決策分析和效果評(píng)價(jià)完全可行，分析結(jié)果合理、可靠，能客觀體現(xiàn)出滑坡歷經(jīng)治理所處的安全穩(wěn)定狀態(tài)。

6 結(jié)論與討論

針對(duì)滑坡治理以后的穩(wěn)定狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)問題，通過案例統(tǒng)計(jì)和總結(jié)，確定從滑坡自然屬性因素、宏觀特征表現(xiàn)、賦存環(huán)境條件、坡體改造作用和工程治理作用等角度出發(fā)，建立多因子多層次綜合評(píng)價(jià)分析模型；提出了滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)的耦合權(quán)重確定方法，即基于優(yōu)先關(guān)系排序--二元相對(duì)比較的權(quán)重計(jì)算確定方法，避免了一致性檢驗(yàn)，減少了評(píng)判的主觀性；同時(shí)，采用編程語言編制了相應(yīng)的計(jì)算分析程序。

以杭金衢K103滑坡作為工程實(shí)例展開實(shí)際應(yīng)用，結(jié)果表明：滑坡歷經(jīng)綜合治理，所處的穩(wěn)定狀態(tài)等級(jí)區(qū)間屬基本穩(wěn)定狀態(tài)(EⅡ)，治理方案可行，各項(xiàng)工程措施充分發(fā)揮功能效應(yīng)，滑坡穩(wěn)定系數(shù)由0.98提高至1.20，整體穩(wěn)定、安全可靠。通過滑坡歷經(jīng)治理的穩(wěn)定系數(shù)變化情況予以計(jì)算對(duì)比，證實(shí)綜合評(píng)價(jià)模型分析結(jié)果是合理和可靠的。

對(duì)于綜合評(píng)價(jià)模型的耦合權(quán)重確定方法，雖同樣基于主客觀相結(jié)合的原則，但專家評(píng)定經(jīng)分類統(tǒng)計(jì)和模糊優(yōu)先關(guān)系排序有效降低其主觀性，且基于多因素重要性程度關(guān)系，經(jīng)二元相對(duì)比較法可直接確定權(quán)重值，避免一致性檢驗(yàn)；對(duì)照以往方法而言，某種程度上此方法是一種改進(jìn)，但要真正實(shí)現(xiàn)完全客觀地確定權(quán)重，還需進(jìn)一步地深入研究?；轮卫硎菑?fù)雜的、系統(tǒng)性的，也會(huì)產(chǎn)生失效現(xiàn)象，對(duì)于其歷經(jīng)治理的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)問題，與多因素多角度密切相關(guān)，通過研究提出的耦合權(quán)重綜合評(píng)價(jià)方法可有效進(jìn)行決策分析和客觀評(píng)價(jià)；而滑坡防治工程的時(shí)效性問題，涉及失效時(shí)間范疇，有待進(jìn)一步深化探討。

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3 論文摘要須寫成報(bào)道性文摘，包括目的、方法、結(jié)果、結(jié)論4部分(200～500字)，摘要應(yīng)具有獨(dú)立性與自明性。摘要應(yīng)由正文中重要語句組成。

4 文稿篇幅(含圖表)一般不超過1萬字，文中量和單位必須使用法定的量和計(jì)量單位，外文字母必須分清大小寫、正斜體、黑白體、上下角標(biāo)字符的位置應(yīng)區(qū)別明顯。

5 文中圖表應(yīng)有自明性，圖表應(yīng)附相應(yīng)的中英文名。附圖力求簡明清晰，經(jīng)緯度、比例尺、圖例等內(nèi)容齊全。圖中文字(漢字用宋體，數(shù)字和字母用Times New Roman體；字號(hào)相當(dāng)于Word文檔中的小5至6號(hào)字大小)、符號(hào)、縱橫坐標(biāo)必須寫清，并與正文一致；坐標(biāo)標(biāo)值線應(yīng)放在坐標(biāo)軸內(nèi)側(cè)，標(biāo)目中的量和單位間用斜線(如：t/s，變量字母t用斜體)。凡涉及國界線的圖件必須繪制在地圖出版社公開出版的最新地理底圖上。圖版長×寬不超過23cm×16cm，照片要求清晰，層次分明。文稿中須留出插圖位置。

6 參考文獻(xiàn)只選最主要的列入，并要注意引用近兩年國內(nèi)外的文獻(xiàn)。文后參考文獻(xiàn)表采用順序編碼制，按文中出現(xiàn)的先后順序編號(hào)。中文文獻(xiàn)要附上相應(yīng)的英譯文獻(xiàn)，英譯時(shí)責(zé)任者的姓名首字母大寫，雙名連拼。英文文獻(xiàn)責(zé)任者姓名姓前名后：姓全拼，首字母大寫；名縮寫，不加縮寫點(diǎn)。英譯文獻(xiàn)及英文文獻(xiàn)的責(zé)任者不超過3人時(shí)全部寫出，超過時(shí)只寫前3名，后加“等”或“et al．”；題名、刊名實(shí)詞首字母均大寫。

不同文獻(xiàn)的著錄格式如下：

(1) 專著的著錄格式：[序號(hào)]主要責(zé)任者(作者、編者等)．題名(書名)[M]．版本(第一版不標(biāo)注)．出版地：出版者，出版年．

(2) 論文集中析出文獻(xiàn)的著錄格式：[序號(hào)]作者．題名[C]//編者．論文集名．版本(第一版不標(biāo)注)．會(huì)議地點(diǎn)：承辦單位(或出版地：出版者)，出版年．

(3) 連續(xù)出版物文獻(xiàn)的著錄格式：[序號(hào)]作者．題名[J]．期刊名，年，卷(期)：起止頁碼．

(4) 專利的著錄格式：[序號(hào)]專利申請(qǐng)者．專利題名[P]．國別，專利文獻(xiàn)種類，專利號(hào)．出版日期．

(5) 學(xué)位論文的著錄格式：[序號(hào)]作者．題名[D]．保存地點(diǎn)：保存單位，保存年．

(6) 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的著錄格式：[序號(hào)]標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)．標(biāo)準(zhǔn)名稱[S]．出版地：出版者，出版年．

(7) 報(bào)告的著錄格式：[序號(hào)]作者. 題名[R]. 保存地：保存單位，保存年.

(8) 電子文獻(xiàn)的著錄格式：[序號(hào)]主要責(zé)任者(作者)．電子文獻(xiàn)題名[電子文獻(xiàn)及載體類型標(biāo)識(shí)]．(發(fā)表或更新日期)[引用日期](任選)．電子文獻(xiàn)的出處或可獲得地址.

7 請(qǐng)勿一稿多投。投稿3個(gè)月后仍未接到反饋信息者，請(qǐng)與編輯部聯(lián)系。

8 本刊已加入《中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)》及其他數(shù)據(jù)庫，其作者文章著作權(quán)使用費(fèi)與本刊稿酬一次性給付。如作者不同意文章被收錄，請(qǐng)?jiān)趤砀鍟r(shí)向本刊聲明，本刊將做適當(dāng)處理。

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Method of Comprehensive Evaluation with Coupling Weight Value for Steady-State of Landslide After Treatment

Xu Xinghua1, Shang Yuequan2, Tang Xiaoming1

1.Zhejiang Institute of Geology and Mineral Resources, Hangzhou 310007, China 2.College of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China

In order to resolve the problem of steady-state comprehensive evaluation of landslide through engineering treatment, the model of comprehensive evaluation is constructed and used to implement steady-state decision analysis and treatment effect evaluation of landslide after comprehensive treatment. The determination method of coupling weight value which is based on precedence relation sequence and binary relative comparison is proposed. Simultaneously, the method which needn’t consistency test can reduce subjectivity and improve scientific rationality. Moreover, in order to improve processing capability and computing speed of model, the calculation and analysis procedure is developed. Based on topography and geological condition and engineering treatment situation of K103 landslide along the highway of Hangzhou-Jinhua-Lishui, the method of comprehensive evaluation with coupling weight value for steady-state of landslide after treatment is applied in implementing steady-state analysis and treatment effect evaluation of landslide. The research results show that the landslide through comprehensive treatment is in stable state(EⅡ). The various engineering measures exert functional effects fully, and safety factor of the landslide is improved from 0.98 to 1.20. After comprehensive treatment, the landslide is stable and safe.

landslide treatment; steady-state; engineering treatment effect; multi-factors and multi-levels; comprehensive evaluation; coupling weight value

10.13278/j.cnki.jjuese.201406202.

2014-04-06

國土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201211055)；浙江省重大科技專項(xiàng)社會(huì)發(fā)展重點(diǎn)項(xiàng)目(2006C13027)

徐興華(1983--)，男，工程師, 博士,主要從事地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)、勘查設(shè)計(jì)和綜合防治研究等工作，E-mail:xuehua-11@163.com。

10.13278/j.cnki.jjuese.201406202

P642

A

徐興華，尚岳全，唐小明. 滑坡治理穩(wěn)定狀態(tài)的耦合權(quán)重綜合評(píng)價(jià)方法.吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,2014,44(6):1936-1949.

Xu Xinghua, Shang Yuequan, Tang Xiaoming.Method of Comprehensive Evaluation with Coupling Weight Value for Steady-State of Landslide After Treatment.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2014,44(6):1936-1949.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201406202.