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基于范例推理的黄土高边坡稳定性评价方法研究

郭社锋

  随着国家西部大开发战略的实施,作为带动西部经济发展的交通运输工程(特别是高速公路)已得到优先发展。2005年1月13日,国务院公布了《国家高速公路网规划》,中西部地区尤其是中西部黄土地区,新一轮高速公路建设的高潮刚刚开始。然而,在黄土地区公路建设却面临一个很重要的问题,大量的黄土高边坡在建设的过程中或在公路建设好后不久就发生失稳破坏,给人民的生命安全带来很大的威胁。加大了工程建设投资,给工程使用运行造成很多困难。本文在分析传统方法的基础上,从智能化角度出发,把粗糙集理论、范例推理和遗传算法应用(智能技术应用)到黄土高边坡中来,希望能找到一个更合理的评价黄土高边坡稳定性的方法。通过研究,取得了以下成果。1 通过对西部黄土地区已建或在建公路的黄土高边坡大量的现场调查,对黄土高边坡变形破坏的基本形式及其机理进行了分析,得出黄土高边坡变形的破坏形式主要有:坡体破坏和坡面变形破坏等两类。坡面变形破坏在黄土地区占大部分,主要表现为坡面冲蚀、面状剥落。坡面剥落主要产生于古土壤出露的坡面;坡面冲蚀主要在新黄土组成的坡面中。坡体破坏主要有崩塌、滑塌和滑坡,其中,滑坡是少量的。分析了影响黄土高边坡变形的因素:内在因素、外界因素和人为因素。2 针对黄土边坡稳定性分析中存在大量主观上的不确定性,对粗糙集(RS)理论在黄土高边坡稳定性分析评价中的应用进行了分析探讨,在此基础上,运用粗糙集理论方法对18个黄土高边坡作为样本进行简化和预测,预测结果表明粗糙集理论方法在简化属性值和每个样本的多余属性有独特的作用,在大多数情况下和实际相符合。3 针对黄土高边坡稳定性评价信息的不完整性和不确定性的特点,以人工智能中的范例推理原理为基础,首次将该方法应用于黄土高边坡稳定性定性评价之中;提出按照变权的思想确定黄土高边坡稳定性评价中的影响因素属性权值的计算方法,将评价结果和当前的评价环境相结合,体现了属性权重对环境的敏感性思想;建立了三种黄土高边坡范例检索模型:即基于欧氏距离、基于曼哈顿距离和模糊相似优先比的三种检索模型,并对三种计算结果进行了对比,结果表明:基于欧氏距离比基于曼哈顿距离稍好,基于模糊相似优先比比欧氏距离稍好。但前两种原理简单、计算方便。模糊相似优先就显得复杂、繁琐。为了便于黄土高边坡数据的管理,作者采用Visual Basic6.0中文版语言研制了黄土高边坡数据库评价系统,使用起来很方便。……