模糊数学法评价边坡稳定性及其发展趋势

浅谈模糊数学法评价边坡稳定性及其发展趋势
摘要：由于路基边坡分析中存在复杂性和不确定性，传统的确定分析方法理论用于边坡分析结果不十分理想。

文章结合多种分析方法的优劣势，讨论模糊数学法用于评价边坡稳定性的重要性和未来发展。

关键词：路基边坡；分析方法；模糊数学法
1 前言
岩土工程在实际施工中存在一个普遍性的问题，即边坡稳定性的失稳。

其评价最终数据的正确性与整个工程的效果呈现正比关系。

目前，我国的岩土工程发展日臻纯熟与深入。

岩土边坡的施工在深度上已经逾百米，特别是在岩石性质的边坡工程中。

其中以我国驰名海外的三峡工程为例。

伴随着研究的深入，现今对于工程稳定性的分析手段越来越丰富，但是同样由于工程所需要面临的困难也呈现多发性，因此，岩土边坡工程的特点呈现复杂以及不稳定性。

我国以往的传统的极限平衡法对于此类问题的即边坡分析的效果十分的不理想，但是，由此可以看出，无论是使用确定的分析方式还是使用不确定的分析方式。

在边坡分析问题上各个理论方法都存在有一定的偏差，而不能精确的将边坡的稳定性准确而实际的情况评价出来。

本文结合多种分析方法的利弊，讨论模糊数学法评价边坡稳定性的可行性和最终发展趋势。

2 国内外研究状况
2.1 有限元方法
有限元单元法是数值模拟法中最早运用在评价边坡稳定性上的，目前也是运用的最广泛的一种数值方法。

它最大的优点就是部分考虑了岩体边坡的非均质和不连续性，也部分的考虑了土质边坡的内部应力-应变关系，但实际上在破画面或滑动面上的斜率大部分位移，而有限元分析得到的数值往往要比可能产生的最大切向应力要大，显然与实际不符。

总的来说，有限元方法能较为接近的对边坡变形机制从岩土体的本构关系角度进行分析，对结构不稳定的部位以及需要进行首先考虑加固的地方进行分析且效果差强人意，但是对于大变形求解、岩体中不连续面、无限域和应力集中等问题的求解还不甚理想。

2.2 极限平衡法
极限平衡法是工程实践中使用最为广泛的一种方法。

这种方法主要是通过分析作用于不稳定土体的静力平衡，根据摩尔-库仑强度准则判断边坡的稳定性最为常见的极限平衡法是条分法。

与其他强度理论相比，摩尔-库仑强度理论与试验结果的符合性是比较好的。

虽然极限平衡法在边坡稳定分析中应用极为广泛，求解过程是一种解析方法，但在求解过程中往往要作出各种假定来解决超静定问题。

2.3 结合神经网络延伸的分析方法
所谓的神经网络计算系统以及信息处理方式是通过仿生学的原
理模仿人类大脑结构所延伸出来的新型信息处理体系，在对岩土的
边坡工程进行分析工作领域中使用这种神经网络可以最大限度的对于边缘可影响地质边坡稳定的非稳定因素进行变量分析，且优势明显，通过变量的输入，可以对周遭的因素量同边坡的安全系数以及边坡形变量之间的关系建立线性模型，用以对安全系数进行评定以及预测。

由于预测边坡的模型中的因素与实际影响存在很多差异，神经网络分析方法具有一定的局限性，只能评价一些无法用精确算法验算出来的边坡的稳定性，可行性有待提升。

2.4 度法分析
通过实际的分析以及操作，往往在岩质边坡的工程实施中，对于稳定性和安全性造成影响的因素都不确定，是毫无规律的，具有随机性的因素，但是，即便如此这种变量也是具有分布概率的。

我国著名的地质学家祝玉学就把这种边坡对于稳定性保持的概率称为可靠度。

通过可靠度对于边坡的稳定性进行分析可以得到对其产生影响的多方因素样本，而分析的前提就是对于信息以及数据的整合统计，这就要求对各个样本出现的概率以及其分布特征进行参数的整合，然后再通过有效的可靠度的分析方式对边坡稳定性破坏的概率进行计算，即对可靠度进行计算。

但是这种方法的缺点就是在于数据以及信息获取较为困难，另外，其计算通常也较一般的极限平衡方法显得困难和复杂。

3 模糊数学法
上述方法对于边坡的分析都存在着或多或少的不足，虽然无论是从定性的，定量的或者不确定的方式分析方法都有其特有独特点，
下面本文详细介绍运用模糊数学对边坡稳定性进行评价测评的方法，并对其优势以及不足之处进行讨论。

严格决定论是哲学上一个重要的思想，在自然界中，一切事物都是一个单独存在的个体同时又相互存在着千丝万缕的联系，而事物的产生也都有着一定的随机性，同时也存在着必然性，并通过某种因果或是联系组成了一个更加复杂的集合体。

在传统的科学体系中，由于本身研究条件的限制，只能对其中的一个片面进行着重研究，这就是严格决定论。

简单说来就是忽略小的影响。

而协同论、耗散结构论、突变论在现代社会的出现以及传播以新型三论的形式同复杂性的现代理论一起对人们的思维进行了革新和解放。

岩土工程在实际施工存在一个普遍性的问题，即边坡稳定性的失稳。

其评价最终数据的正确性与整个工程的效果呈现正比关系。

目前，我国的岩土工程发展日臻纯熟与深入。

岩土边坡的施工在深度上已经逾百米，特别是在岩石性质的边坡工程中。

近些年来，滑坡研究特点已经由过去的单个滑坡现象的描述，分类治理，发展到现在以定性描述为基础的定量预测预报研究。

在早期的边坡稳定性分析、评价、预测中，尽管方法多种多样，但其总体理论指导是刚体极限平衡理论或改进的极限平衡理论，而且对滑坡的边界条件进行了很大程度的简化，计算中选用的种种参数被认为是确定的或线性变化的。

简单处理复杂现象虽然在操作上较为便捷并且效率很高，但是在实际应用中由于操作产生的不周全现象将此缺陷显现出来。

滑坡体在实际中的各种参数实际上是随机以及不确定的，而归根到
底，不仅滑坡体的种种计算参数是不确定和随机的，而且斜坡系统本身就是一个不平衡、不稳定、充满复杂性的复杂系统，其与外界环境有着不断的物质、能量、信息的交换，具有不可长期确定性和短期统计失效的复杂特点。

边坡工程中的很多问题都是“亦此亦彼”的，例如：认为边坡属“基本”稳定，滑体结构面“比较”发育，滑床“一般”顺层，c 值“基本”为零等等含糊不清的术语，用经典的数学手段是难以描述的，更谈不上据此作复杂运算。

在模糊数学中提出了“隶属度”的概念，用从0-1来描述由“肯定”到“否定”的过渡，这样，任何一个不是完全“肯定”但也不是完全“否定”的量都可以用隶属度来度量，使这些模糊的尺度可用定量的数学方法来描述。

考虑边坡稳定性分析是不确定性问题，由于路基边坡分析中存在复杂性和不确定性，传统的确定分析方法理论用于边坡分析结果不十分理想。

本文结合多种分析方法的优劣势，讨论模糊数学法用于评价边坡稳定性的重要性和未来发展。

伴随着研究的深入，现今对于工程稳定性的分析手段越来越丰富，但是同样由于工程所需要面临的困难也呈现多发性，因此，岩土边坡工程的特点呈现复杂以及不稳定性。

本文详细介绍运用模糊数学对边坡稳定性进行评价测评的方法，并对其优势以及不足之处进行讨论。

通过研究分析将模糊数学的思想理论中推论以及最大隶属度两种基本思想运用到边坡分析中。

参考文献
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