一种基于组合赋权的软土地沉降风险模糊评价方法

1.本发明属于土地沉降评估技术领域，具体涉及一种基于组合赋权的软土地沉降风险模糊评价方法。


背景技术：

2.随着城市地下轨道交通等基础设施的建设迅速发展，软土地沉降问题已成为制约城市基建发展的突出环境地质问题，因此对软土地沉降风险进行评估，根据评估结果做出针对性的防治建议和措施十分必要；
3.模糊评价模型是一种合理的、有操作性的、趋于成熟的评价模型；但选取评价指标时对影响因素反应不全面，在选用隶属度函数时多偏向采用正态型、岭型函数，计算过于复杂。因此寻找考虑全面的影响因素，主观影响小，能实现从定性向定量、简洁、易于工程人员接受、合理的评价方法是迫切需要的；
4.客观赋权法的研究较晚，且主观性弱，决策或评价结果具有较强的数学理论依据，这种赋权方法过度依赖客观数据，而忽视了专家经验对确定权重的重要性，计算结果往往差强人意；主观权重计算结果的主观性太强，有一定的局限性。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提出一种结合主观和客观两种赋权法的组合形式对软土地沉降风险进行评价方法；具体为分别采用改进层次分析法和改进熵权法求出权重，用线性加权法耦合两种权重得到组合权重，使权重的确定更加客观合理且能融汇专家经验，从而提高评价的精度与可信度；
6.为了达到上述技术目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于组合赋权的软土地沉降风险模糊评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.s1：确定评价指标体系：收集软土地沉降事故案例数据，对其进行统计和分析，对风险指标进行筛选和分类，对土层特性指标和环境特性指标；通过调研和实际监测记录分析总结其统计学特性，建立评价指标体系；
8.s2：确定评价指标分级标准：根据软土地沉降等级评价指标分类标准将沉降风险分为四级：i风险性小、ii风险性较小、iii风险性较大、iv风险性大；
9.s3：确定单指标评价矩阵ri：确定第i个一级指标的单指标评价矩阵ri为：
10.11.其中：
12.式中：x
ij
为u
ij
所对应的指标值；x
lijk
、x
oijk
、x
rijk
分别为评价等级k-1、k及k+1所对应的u
ij
指标值区间中值，也即x
oijk
＝(x
lijk
+x
rijk
)/2；
13.s4：熵权法计算二级指标权重wi：
14.wi的表达式为：wi＝[wi1,wi2,
……
wij]，通过下式计算得出：
[0015][0016][0017]
s5：三标度层次分析法计算一级指标权重wo：
[0018]
wo的表达式为：wo＝[w1,w2]；
[0019]
s6：结果向量b的计算：
[0020][0021][0022]
优选的，所述土层特性指标包括：埋深h、厚度h、孔隙比e、天然含水率w、有机质含量wu、压缩模量es、重度γ；所述环境特性指标包括临近建筑距离t、建筑物等级d；
[0023]
优选的，所述i级风险指标评价标准为：h/m＞16、h/m＜2、e ＜2、w/％＜150、es/mpa＞3.6、γ/(kn
·
m-3)＞14、wu/％＜20、t/m ＞500、d＝6～8；
[0024]
优选的，所述ii级风险指标评价标准为：h/m＝12～16、h/m＝2～4、e＝2～5、w/％＝150～250、es/mpa＝2.6～3.6、γ/(kn
·
m-3)＝12～14、 wu/％＝20～32、t/m＝350～500、d＝4～6；
[0025]
优选的，所述iii级风险指标评价标准为：h/m＝8～12、h/m＝4～6、 e＝5～7、w/％＝250～350、es/mpa＝1.6～2.6、γ/(kn
·
m-3)＝10～12、 wu/％＝32～44、t/m＝200～350、d＝2～4；
[0026]
优选的，所述iv级风险指标评价标准为：h/m＜8、h/m＞6、 e＞7、w/％＞350、es/mpa＜1.6、γ/(kn
·
m-3)＜10、wu/％＞44、 t/m＜200、d＝0～2；
[0027]
优选的，所述三标度层次分析法具体步骤如下：
[0028]
s51：构建判断矩阵q；
[0029]
q＝(q
uv
)z×zꢀꢀ
(5)
[0030]
若第u个指标更重要，则q
uv
＝1；若第u与v个指标同样重要，则 q
uv
＝0；若第v个指标更重要，取q
uv
＝-1；
[0031]
s52：计算最优传递矩阵b及一致性判断矩阵c；
[0032]
传递矩阵b中的元素c中的元素c
uv
＝exp(b
uv
)；
[0033]
s53：计算c的特征向量ω；
[0034]
先计算矩阵c中每一行元素的积然后计算并对向量进行归一化处理，从而得到相应的特征向量ω＝(ω1,ω2,
…
,ωz)
t
，即代表各指标的权重系数。
[0035]
本发明的有益效果是：
[0036]
1)权重确定时分别采用改进层次分析法和改进熵权，再采用线性加权法对两种方法得到的权重进行耦合，减小了人为因素影响，得到的赋权更加客观合理；
[0037]
2)计算得出场地的沉降等级，根据沉降监测情况采取相应的设计及施工措施。防止了地铁基坑支护侵线发生，保证了基坑的安全稳定。另外该评价模型根据多个指标进行评价，可以最大限度地合理利用工程地质勘察成果，从而为上部结构的规划设计提供更加准确的指导。
附图说明
[0038]
图1是本发明的流程结构示意图；
[0039]
图2是本发明的二级评价指标体系树状图。
具体实施方式
[0040]
为了对本发明的技术方案及技术效果做出清楚完整的描述，通过以下实施例进行详细说明；
[0041]
实施例1
[0042]
以昆明地铁5号线某地铁站基坑为例进行评价。基坑支护深度范围内自上而下分为第四系人工填土层及第四系全新统冲湖积层2个地层单元。
[0043]
表1钻孔各评价指标实际值
[0044][0045]
将表1中实测值带入式2可求得单指标评价矩阵r1，r2如下：
[0046]
[0047][0048]
由式3、4，三标度层次分析法法计算wi
[0049]
w0＝[0.65 0.35],w1＝[0.1748 0.1332 0.1294 0.1481 0.1448 0.1379 0.1318],w2＝[0.3587 0.6413]；
[0050]
由式7得bi：
[0051]
b1＝[0.0633 0.6082 0.31280]b2＝[00.7489 0.25110]
[0052]
结果向量b＝[0.0411 0.6574 0.29120],
[0053]
则可知该场地风险性为：ⅱ风险性较小。