强风化花岗岩抗剪强度参数的模糊决策取值

Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｆ ｚ ｙ ｄ ｃｓｏ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｉ ｉ ｐ ｐ ｒｉ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｅ ｔｉ ｈ ａ ｏ ａｏ ｙ， ｕ ｈ ｎ ｈ ａ ｓ ｏ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｕ ｚ ｅ ｉｉｎ ｉｔ ｕ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｅ ｓ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｔｓ ｔ ｅ ｌｂ ｒ ｔｒ ｐ ｓ ｉ ｇ ｓ ｅ ｒ ｅ ｔ ｎ ｏ ｈ ｎ ｔ
数 的方法 。但 是 为 了制 样 ， 须考 虑岩 石试 样 的完 必
整性 。受岩体结构尺寸效应影 响， 试验结果一般采 用强度折减法换算成岩体强度。折减 系数 的不准
确性 限制 了室 内直 剪试 验结果 的应 用 。 强 风化 花 岗岩 的微 结 构特 点 决 定 了其 变 形 和
周火 明等 提出了利用工程岩体质量分级修正岩 石 的抗剪强 度参 数 ； 刘春 等 ｌ 在边 坡工 程力 学参 ４
不 同试 验方法 依据 的力学 原理 不 同 ， 其试验 结 果差 异 的归一 问题 尚未 完 全 解 决 。如 何 消 除试 验 的差异 ， 把不 同 的 试 验 结 果 归 一 成 科 学 分 析 的 参 数， 许多 学者 的研 究 成 果 提 出 了不 同 的处 理 方 法 。
室 内直剪试验是比较直观的确定岩体抗剪参
Ｔｈ ｔ ｏ ｆ ｕ ｚ ｅ ｉｉｎ ｍａ ｉｇ ｆ ｒ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｚ ｙ ｄ ｃｓｏ ｋｎ ｏ ｃ ａ ｉａ ｆ ｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｏ ｔｏ ｇｙ ｗｅ ｔ ｅ ｅ ｒ ｎｔ ａ ａ ｔ ｒ ｆ ｒ ｎ ｌ ａ ｈ ｒ ｄ ｇ ａ ｉ ｓ ｅ
强度性质主要受结构 面的性质控制。强风化花岗
岩水平推挤试验 的试样仅包含部分不连续面 ， 而且
数取值研究 中应用 了随机 一模糊方法 ； 李亮 等 ］ 在边坡整体稳定性影响因素分析中研究 了岩石力
收稿 日期 ： １ 一 ５ ３ ２ １ ｏ —０ ０ 基金项 目： 湖南省交通厅 ２０ ０ ８年科研基金项 目（０ ８ ２ ２８０ ）
据， 并且对这些数据进行合理的模糊 决策取值 ， 以往采用单一试验或者工程类比方法更加精确合理。 较
百度文库
关键词 ： 工程 ； 剪强度参数 ； 边坡 抗 强风化花 岗岩 ； 糊决策 模
中图分 类号 ：Ｕ ５ Ｔ ４２ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ：６ ２— ０ ９ ２ １ ）６— ０ ９—０ １７ ７ ２ （０ １ ０ ０ ２ ４
２ 工 程应 用 实 例
通平高速公路 Ｋ ６＋ ８ Ｋ ７＋１０左侧高 ３ ９０～ ３ ２
边 坡最 大 高度 为 ３ ． 该 边坡 岩 性 为 强风 化 花 ７ ２ｍ，
素组成的集合。根据岩石力学试验结果来源 ， 可以 将其因素集定为：
Ｕ ＝ （ “ … ）
因素 。
岗岩 ： 属于雪峰期花 岗岩 ， ， 呈麻黄色。岩石结
胡毅夫 ， 飞飞 。 卫华 。 承铁 。 孙 罗 唐 付 强
（ 中南大学 资 源与安 全工 程 学院 ，湖 南 长 沙 ４ ０８ ） １０３
摘 要： 本文介绍 的模糊决 策方 法是在 室 内直剪试验 、 现场水平推挤 试验和 该岩体抗 剪 强度 参数数据 库的基础 上 ， 各种 对
方法的准确 性进 行评 判 ， 而对 强风化花 岗岩边坡 的岩体抗 剪参数进 行合理取值 。通过较 多的 方法来获得 原始的试验数 进
ｋ ａ， Ｐ ＝２ １ 。 ５． ６。
因素在单个调查对象的权重。
／ Ｘ
ｘ
ｆ
０
０ ≤ ≤
Ｉ… ） 当 ≤≤０ １ ／ ［ 。 ５ １ 】 ０ ０
…
式 中 ： 为相关 人士对 某一 方法 的评分 ， 于 ５ 大 ０认 为具有 准确 性 。
对各单个权重取平均值得到各因素相应 的权 重， 各权重所组成的集合 ：
ｍｅｈ ｄ ｒ ｖｏ ｓ ． ｔｏ ｓｐｅ ｉｕ ｌ ｙ
Ｋｅ ｒ ｓ：ｓｏ ｅ ｅ ｇｎ ｅ ｎ ｓ ｅ ｔｅ ｇｈ ｐ ａ ｔｒ ；ｓｒ ｎ ｌ ａｈ ｒ ｄ ｇ ａ ｉｅ；ｔ ｅ ｆ ｚ ｙ ｄ ｃｓｏ ｙ ｗｏ ｄ ｌ ｐ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ； ｈ ａ ｓｒ ｎ ｔ ａ ｍｅ ｅ ｉ ｒ ｒ ｓ ｔｏ ｇｙ ｗｅ ｔ ｅ ｅ ｎ ｔ ｒ ｈ ｕ ｚ ｅ ｉｉｎｌ
图 １ 强风化花 岗岩摩 尔一 库伦 曲线
Ｆｉ ． ｌｒ—ｃ ｕ ｏ ｕ ｖ ｆｓ ｏ ｇｙ ｗｅ ｔ ｅ ｅ ｒ ｎｔ ｇ １ Ｍｏ ａ ｏ ｌｍｂ ｃ ｒ ｅ ｏ ｔ ｎ ｌ ａｈ ｒ ｄ ｇ ａ ｉ ｒ ｅ
在工地现场平整地面后 ， 开挖试样推挤工作面 和两侧分割槽后 ， 采用千斤顶分级施力 ， 推挤强风
联合所有单因素评判 ， 可得因素评判矩阵 足。
第６ 期
胡毅夫 ， ： 等 强风化花岗岩抗剪强度参数的模糊决策取值
３ １
化花 岗岩试样 直 至 剪 切 破坏 。根 据量 测 得 到 的滑
的 中心 值 。见 图 ３ 。 ２ ４ 模 糊决 策取值 ． 本 工程 岩 石 力学 参 数 的确 定一 共 采 取 了 ３种 方法 （ 场水平 推 挤试 验 、 内直剪 试 验 和数 据 库 现 室 统计 资料 工程 类 比） 。其 中 现场 试 验 得 出 ３组 不
作者简 介： 胡毅夫 （９ ４一） 男 ， １６ ， 湖南常德人 ， 教授 ， 事边坡 、 从 基坑 等岩土方面研究
３ ０
铁 道 科 学 与 工 程 学 报
２１年 １ ０ １ ２月
学参数 ｃ 的相关性 ； ， 曾纪全等 提出了优定斜 ’ 率法选取参数 。
Ｒ ＝
（） ６
１ 模糊决策法
ｔｅｓ ｐ ｎ ｔ ｎ ｌ ｗ ａ ｅｅ ｅｒｅｇａ ｉ ｈａ ｔ ｎ ｔ ａａ ｅｅｓ ａ ａｅ Ｔ ｅ ， ｙｊｄ ｅ ｇｔｅａｃ ． ｈ ｌ ｅａ ｄｓ ｏｇｙ ｅｔ ｒｄｄｇｅ ｎｔ ｓｅｒ ｒ ｇ ｐ ｒｍ ｔ ｔ ｓ． ｈｎ ｂ ｇｉ ｃｕ ｏ ｒ ｈ ｒ ｅ ｓｅ ｈ ｒｄ ａ ｂ ｕ ｎ ｈ
Ａ ＝ ｛１ 口…口 ｝ （） ３
０６ ．
０５ ． 翟 Ｏ ４ ．
、
强风化花 岗抗 剪强 度曲线
式中： 称 权重 ∑ ： １口≥ ） 各 Ａ 为 集； ， ＝ （ ０； 为 。 口
因素 ｕ 对 “ 重要 ” 的隶属 度 。
０－ ３
各因素对该工程最后取值 的准确性 的影 响程 度的评判集为 ：
馏 ０ ２ ．
袜
０１ ． ０
Ｖ＝ ｛ 最准确（ ） …， ， 最不准确（ ） （ ） ｝ ４ 单独从一个 因素进行评判 ， 以确定评判对象对
评判集元素的隶属度 。同理 ， 可得到相应于每个元 素的单因素评判集
Ｒ ＝ 式中： ｉ＝１ … ， ， 凡。 一， ｒ ｝ （） ５ ２２ 现 场水 平推挤试 验 ．
构 大部分破 坏 。矿物 成份多 数蚀变 为黏 土状 ， 赋存
（） １
式中： …／ ／ 分别 代表 对某 一结 果 的不 同影 响
因为不 同的 确定 方法 对 最后 结 果 的影 响程 度
于岩体结构面。 对边 坡岩 体进行 了室 内直剪试 验 、 现场水 平推
挤 试验 和高风化 程 度 花 岗岩 抗剪 参 数 数据 库 工 程 类 比 ， 利用 模糊 决 策 的方法 ， 取 了较准 确 的 最后 求
ｅ ｅ ｒ ｎ ｔｓｏ ｅ ｈ ｅ ｐ ｐ ｒ ｏ ｔ ｉ ｅ ｈ ｒ ｉ ａ ｅ ｔａ ｄ ｄ ｔ ｙ ｍｏ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ， ｎ ｅ ｅ ｓ ｎ ｌ ｕ ｚ ｅ ｉ ｒ ｄ ｇ ａ ｉ ｌｐ ．Ｔ ａ ｅ ｂ ａｎ ｄ ｔ ｅ ｏ ｇｎ ｌｔｓ ｎ ａａ ｂ ｒ ｔ ｏ ｓ ａ ｄ ｇ ｔｒ ａ ｏ ａ ｅ ｆ ｚ ｙ ｄ ｃ — ｉ ｂ
不同， 通过调查一定数量的该专业相关人士对个方 法准确度的评分 ， 利用美籍伊朗数学家扎德 （ ． ． ＬＡ
Ｚｄｈ 创立 的模糊 数 学 理论 中建 议 的方 法 确 定各 ａｅ ）
岩体抗剪参数。
２ １ 室 内岩 石抗 剪试验 ．
岩 石抗 剪 试 验 采 用 中 南 大 学 力 学 实 验 室 的 ＩＳ Ｒ Ｎ电液伺 服万 能试 验机 Ｊ岩 体 试 样 为 ５ ＮＴＯ ， ０ ｍ ５ ｍ× ０ｍ 强 风化 花 岗岩 共 ９块 试 样 ， ｍＸ ０ｍ ５ ｍ， 分为 ５ 。６。 ７ 。 切角 ３组 进 行 剪 切 试 验 ， Ｏ ，０ 和 ０剪 得 出试样 沿剪 断面破 坏最 大正应 力 和剪 应 力 ， 图 １ 如 所示各 点 。根据摩 尔 一库 伦准 则 经 过数 据 回归分 析和 费 辛 柯 法 、 验 法 折 减 ， 以得 到 Ｃ ＝２ ． 经 可 ０１
在边坡稳定性分析 中采用的岩体抗剪强度参 数主要依据室内试验、 现场试验 、 工程类 比、 经验判 断等方法取值 。对同一种岩石采用不同的试验方
法 所获得 的强度是 不 相 同的 。
昂贵的试验费用 限制 了试验数量。有限的试验结 果影响了整个岩体 的代表性 ； 而且 现场试 验的操 作、 读数和加压等操作大多采用人工方法 ， 以试 所 验 的偶 然误 差也会 存在 ｕ Ｊ 。
模糊决策法是运用模糊数学方法处理复杂的 则综合取值评判模型为 ： Ｂ ＝Ａ ＝ ｛ｌ … ， ｝ Ｒ ｂ， ｂ （） ７ 矩阵 曰中各元素即为各种方法对最后取值影 响的程度 ， 做归一化处理后可得 出最终取值。
决策问题 ， 将模糊的信息定量化 。模糊的信息就是
指工程中一些结果与最终取值有关 的定性术语 。
ｒｃ ｆ ｈ ｈｅ ｔ ｏ ｓ ｔｅｆ ａ ａｕ ｅ ｉｉｎｉ ｍａ ｅｆｒｔｅｓｅ ｔ ｎ ｈ ｐ ａ ｔｒ ｆ ｈｓｓｒｎ ｌ ａｈ ａ ｙ ｏ ｅｔｒｅｍｅｈ ｄ ， ｎ ｌ ｌ ｅｄ ｃｓ ｄ ｏ ｈ ａ ｓｒ ｇ ａ ｍｅｅｓｏ ｉ ｔ ｇｙｗｅ ｔ— ｔ ｈ ｉ ｖ ｏ ｓ ｈ ｒ ｅｔ ｒ ｔ ｏ
ＨＵ Ｙ — ， Ｕ ｅ－ ｉＬ Ｏ Ｗｅ—ｕ ， Ａ Ｇ Ｃ ｅ ｇｔ ， Ｕ Ｑ ａｇ ｉ ｕ Ｓ Ｎ Ｆ ｉ ｅ，Ｕ ｉ ａ Ｔ Ｎ ｈ ｎ －ｅ Ｆ ｉ ｆ ｆ ｈ ｉ ｎ
（ ｃｏｌ ｆ ｅｏ ｒｅ ｎ ａｅ ｎｉｅｒ ｇ ｅｔ ｌ ｏ ｔ Ｕ ｉ ｒｔ，Ｃ ａｇｈ １０ ３ Ｃ ｉａ Ｓｈｏ Ｒ ｓｕｃｓａｄＳｆｔ Ｅ ｇ ｅｉ ，Ｃ ｎｒ ｕｈ ｎｖ ｓｙ ｈ ｎｓａ４ ０ ８ ， ｈ ） ｏ ｙ ｎ ｎ ａＳ ｅｉ ｎ
第 ８卷 第 ６期 ２１ ０ １年 １ ２月
铁道科学与工程学报
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Ｖ０ ＮＯ ６ Ｌ８ ． Ｄｅ ．２ １ ｃ ０１
强风 化 花 岗岩 抗 剪 强度 参 数 的模 糊 决 策取 值
ｓｏ ａｕ ｒｍ ｈ ｓ ａａ Ｉ ｉ ｒ ｃ ｕ ａｅ ａ ｄ ｒａｏ ａ ｌ ｈ ｎ ｔｅ ｓｎ ｌ ｅ ｔｏ ｈ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ａ ａｏ ｙ ｉｎ ｖ ｅｆ ｌ ｏ ｔｅｅ ｄ ｔ ． ｔ ｓ ｍｏｅ ａ ｃ ｒｔ ｎ ｅ ｓ ｎ ｂｅ ｔａ ｈ ｉｇｅ ｔｓ ｒｔｅ ｅ ｇｎ ｅ ｎ ｎ ｌｇ ｉ
例如 ， 各个试验结果对最终取值影响的程度可以分 为很 大 、 一般 和很 小 。模 糊决 策 的方 法就 是将这 些
术语定量化。通过与边坡岩体抗剪参数有关 的隶
属度 对 多因素进 行影 响性 的模 糊定 量化 分析 ， 出 得 最后 的取值 决 策 Ｊ 。 因素集 是决 策 系 统 中影 响评 判 的各 因素 为元