山區(qū)公路建造環(huán)境級(jí)別的模糊粗糙評(píng)價(jià)方法

摘要:分析了影響山區(qū)公路工程建造環(huán)境的地質(zhì)和地理?xiàng)l件，提出了環(huán)境級(jí)別問題，選出了巖溶發(fā)育率﹑鉆孔巖(土)體芯采取率﹑軟化特性﹑地形和坡度等5個(gè)關(guān)鍵因素作為建造環(huán)境分類的指標(biāo)。基于隸屬函數(shù)分段構(gòu)造方法和等效性原理，確定了各因素的隸屬函數(shù)形式。引入粗糙集理論中的知識(shí)依賴度和重要度原理，提出并建立了分類指標(biāo)對(duì)于環(huán)境級(jí)別模糊權(quán)重的客觀性確定方法。將分類指標(biāo)﹑隸屬函數(shù)及模糊權(quán)重計(jì)算三者結(jié)合，構(gòu)建了山區(qū)公路工程建造環(huán)境級(jí)別的模糊評(píng)價(jià)方法。采用該方法分析了某工程場(chǎng)地，所得結(jié)論成為該工程建設(shè)決策的的重要依據(jù)，展示了所研究方法的有效性和實(shí)用性。

關(guān)鍵詞:道路工程;評(píng)價(jià)方法;粗糙集理論;建造環(huán)境分類;客觀模糊權(quán)重

中圖法分類號(hào):TU458文章標(biāo)識(shí)碼:A

Fuzzy Rough Set Evaluation Method for Construction Environment of Highway Engineering on Mountainous area

SU Yong-hua1，LI Xiang1，LI Zhi-yong2，ZHAO Ming-hua1，

(1 College of Civil Engineering，Hunan Univ，Changsha，Hunan 410082，China;

2 Traffic research academe of Hunan province， Changsha， Hunan 410015，China)

Abstract:Geographical and geologic elements that influences on zonal engineering in montanic area were analyzed and an issue on environment grade for construction of zonal engineering was put forward. Five key elements， namely development rate of karst， acquiring rate of integrated rock-mass core from bore， characteristics of soft for rock-soil and terrain as well as gradient， were pick out and considered as index of construction environment. The expressions of subjective function for various elements were established based on method for segment construction as well as equivalent principle of subjective function. A new calculation method of fuzzy weight that various influencing elements index subjects to construction environment classification grade were proposed based on knowledge dependent degree and importance axiom of rough set theory. Fuzzy evaluating method of construction environment grade of zonal engineering in montanic area was built through classification index combining with subjective function and calculation method for fuzzy weight. An engineering example was analyzed by the fuzzy evaluating method of construction environment grade. The analyzed result was regarded as an important data when making decisions for engineering construction. Validity and practicability was revealed through above-mentioned practical example.

Keyword: highway engineering;evaluation method;rough set theory;construction environment classification;objective

fuzzy weight

公路工程具有延展長，穿越區(qū)域大，施工建設(shè)環(huán)境復(fù)雜多變，許多因素影響程度難于通過確定性方法描述的特征，而山區(qū)公路工程更甚。因此，模糊理論成為解決這類問題的有效手段之一。如常云濤，李嘉[1]基于模糊數(shù)學(xué)的基本理論和計(jì)算方法對(duì)具有模糊時(shí)間參數(shù)的公路工程施工網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分析。程曄，曹文貴等[2]等運(yùn)用多級(jí)模糊評(píng)判理論，建立了高速公路路基下伏巖溶穩(wěn)定性的綜合評(píng)判模型。奚寬武，覃增雄等[3]采用模糊理論的最小隸屬度偏差法對(duì)路網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。汪益敏，王秉綱等[4]綜合分析公路土質(zhì)路基邊坡坡面沖刷穩(wěn)定性影響因素的基礎(chǔ)上，提出了公路土質(zhì)路基邊坡坡面沖刷穩(wěn)定性模糊綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)方法。張季如，曹星[5]以大甘坪路塹邊坡為例，研究了山區(qū)修筑公路常遇開挖自然斜坡坡腳而誘發(fā)的邊坡失穩(wěn)機(jī)理。高斯斌[6]提出山區(qū)鐵路選線特別要注意到工程地質(zhì)問題。湯家法，姚令侃等[7]研究了成昆鐵路沿線災(zāi)害特征，提出建立災(zāi)害防御體系。這些研究的出發(fā)點(diǎn)在于評(píng)價(jià)建造場(chǎng)地地質(zhì)體的穩(wěn)定性。對(duì)于山區(qū)公路工程而言，地質(zhì)體的穩(wěn)定性固然是關(guān)鍵因素之一，但建造場(chǎng)地環(huán)境的評(píng)價(jià)還包括施工難易程度、安全程度、加固支護(hù)選型及造價(jià)高低等諸多內(nèi)容。這些內(nèi)容在在很大程度上還與地形、地貌等地理因素有關(guān)，而地理因素對(duì)建造場(chǎng)地的影響，目前系統(tǒng)進(jìn)行研究的還很少。同時(shí)，各個(gè)因素的影響程度也存在差異，即各因素的權(quán)重是不一樣的。但目前權(quán)重確定還是以專家打分的主觀方法為主，缺乏數(shù)理意義明確的解析分析方法。本文將綜合地質(zhì)條件和地理因素的模糊性，引入基于粗糙集理論的重要度原理，建立基于地理與地質(zhì)要素的、以粗糙集重要度方法計(jì)算權(quán)重的山區(qū)公路工程建造環(huán)境優(yōu)劣模糊評(píng)估方法。

1 影響山區(qū)公路工程的環(huán)境因素

山區(qū)公路工程修建的難易和穩(wěn)定性程度，關(guān)鍵在于地基及基礎(chǔ)的修建環(huán)境。修建環(huán)境是由其先天區(qū)域環(huán)境決定的。區(qū)域環(huán)境在總體上包括工程修建場(chǎng)地的地質(zhì)條件和地理?xiàng)l件兩個(gè)大的要素。在每一個(gè)大要素中，各有許多因素，不可能把所有的因素包括進(jìn)去，只能考慮起主要作用的因素。

1.1 地質(zhì)因素

我國山區(qū)，特別是西南山區(qū)，大多數(shù)區(qū)域的地層構(gòu)成特點(diǎn)是劇烈風(fēng)化帶(完全風(fēng)化帶)，即地表土體覆蓋厚度薄，公路工程的基礎(chǔ)修建在風(fēng)化程度不等的巖體上。根據(jù)工程地質(zhì)和巖體力學(xué)，結(jié)合相關(guān)研究[8]及西南山區(qū)的區(qū)域地質(zhì)特點(diǎn)[9]，影響公路工程基礎(chǔ)修建難易和穩(wěn)定性的地質(zhì)因素主要有淺層巖溶、巖石強(qiáng)度、巖石對(duì)水的敏感性程度，風(fēng)化和節(jié)理裂隙化后巖體的完整性。

西南部是喀斯特地區(qū)，發(fā)育大量的巖溶。對(duì)于公路、鐵路路基等修建于地表的公路工程(不包括橋、隧)，對(duì)其影響較大的部分主要在于淺層巖溶。巖溶發(fā)育以巖溶率作為表征指標(biāo)[9]，巖溶發(fā)育程度采用線巖溶率描述其發(fā)育程度。對(duì)于公路、鐵路等帶狀結(jié)構(gòu)，相對(duì)于其區(qū)域跨度來說，可以看作線狀結(jié)構(gòu)。因此采用線巖溶率，線巖溶率用表示，按照下式計(jì)算:

(1)

式中:L1—測(cè)量線上的溶洞、溶隙累計(jì)長度; L—測(cè)量線總長度.

淺部巖石被風(fēng)化后，形成巖塊、碎屑及夾層等，其完整性遭到破壞，物理、力學(xué)性質(zhì)被極大地削弱。巖體完整性程度可以有多種表征方法，如完整性系數(shù)、巖體塊度、單位體積巖體節(jié)理裂隙密度及巖體RQD值等。巖石質(zhì)量指標(biāo) (%)是在鉆探過程中巖芯大于10cm的長度與總長度之比。反映了巖體結(jié)構(gòu)的基本情況、巖體中節(jié)理、裂隙的發(fā)育情況及結(jié)構(gòu)面的膠結(jié)情況。有關(guān)研究指出，RQD與節(jié)理的平均間距 具有如下關(guān)系:

(2)

因此，對(duì)于風(fēng)化、節(jié)理裂隙切割的巖體完整性采用 進(jìn)行表征。

在地質(zhì)條件中，另一個(gè)重要因素是巖石的水理性質(zhì)。在通常情況下，巖石遇水后，力學(xué)性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生變化，對(duì)于公路工程基礎(chǔ)穩(wěn)定性具有重要影響的是巖石遇水的軟化性質(zhì)。巖石的軟化特性采用巖石軟化系數(shù) 表示。該系數(shù)反映巖體的物化性質(zhì)和巖石對(duì)水的敏感程度.通常情況下，巖體中黏土礦物的含量越大，在吸水后巖石強(qiáng)度降低程度越大。

1.2 地理因素

地理是一個(gè)很大的概念，在一般意義上包括地形地貌、溫度、降水及氣候等很多因素，特別是我國南北、東西地理?xiàng)l件相差很大。為了研究方法的提出，本文針對(duì)我國西南部山區(qū)進(jìn)行。在整個(gè)西南山區(qū)的地理因素中，相比較而言，不同地區(qū)氣溫和降水對(duì)公路工程修建及穩(wěn)定的影響差異程度與地形地貌的影響差異程度要小，所以著重考慮地形地貌因素的影響。對(duì)地形和地貌，按其形態(tài)主要有山地、高原、丘陵和盆地五類。在五類地貌中對(duì)公路工程修建難易及穩(wěn)定性影響程度差異大的是山地、丘陵地貌。地形地貌對(duì)公路工程的影響主要體現(xiàn)在山地地形的相對(duì)高差及坡度的大小。因此，對(duì)于地理因素主要考慮相對(duì)高差及坡度兩個(gè)因素，分別用h和#61537;表示。

2 環(huán)境級(jí)別與影響因素關(guān)系

地質(zhì)、地理?xiàng)l件很復(fù)雜，存在大量的模糊性和不確定性，而且對(duì)工程問題而言，過于精細(xì)定量化的做法在解決巖土工程的實(shí)際問題時(shí)反而缺乏可操作性。同時(shí)對(duì)地質(zhì)和地理中許多因素的表述，目前的研究結(jié)論一般也采用定性為主、定量結(jié)合的方法。因此，在本文中采用模糊評(píng)價(jià)方法。

2.1 環(huán)境類別模型及特征

類比目前巖土工程相關(guān)類別劃分和工程實(shí)際，將山區(qū)公路工程修建環(huán)境分為I，II，III，IV和V級(jí)。對(duì)于I級(jí)環(huán)境，工程地基地質(zhì)上穩(wěn)定，無須進(jìn)行人工加固，施工便利，安全條件好，工程造價(jià)低，屬于優(yōu)良場(chǎng)地。對(duì)于II級(jí)環(huán)境，工程地基基本穩(wěn)定，需要采取少量工程措施進(jìn)行加固，如開挖邊坡需要進(jìn)行噴漿、掛網(wǎng)防護(hù)，施工和安全條件一般，工程造價(jià)中等，屬于良好場(chǎng)地。對(duì)于III級(jí)環(huán)境，工程地基地質(zhì)條件較差，需要采取工程措施進(jìn)行加固，如開挖邊坡需要進(jìn)行錨噴支護(hù)，地基需要采取較多的排水設(shè)施，施工時(shí)可能引發(fā)安全問題，工程造價(jià)較高，屬于一般場(chǎng)地。對(duì)于IV級(jí)環(huán)境，工程地基地質(zhì)條件差，需要采取工程措施進(jìn)行加固，如開挖邊坡需要、錨噴與砌筑擋墻聯(lián)合支護(hù)等，地基需要開挖排水工程，施工前需要采取強(qiáng)制安全措施，工程造價(jià)高，屬于不良場(chǎng)地。對(duì)于V級(jí)環(huán)境，工程地基地質(zhì)條件很差，施工條件惡劣，對(duì)工程地基和周邊的地質(zhì)體需要采用大量的工程加固措施，如邊坡抗滑樁、地基需要采用擠密樁等，在施工中存在各種不安全因素，工程造價(jià)很高，屬于很差的場(chǎng)地。將上述級(jí)別統(tǒng)一表示成級(jí)別集J，則J=#61563;I，II，III，IV，V#61565;。同樣根據(jù)前述分析，將影響級(jí)別的基本因素統(tǒng)一表示成因素集合C，則C=#61563;KL，RQD， Kw，h，#61537; #61565;=#61563;c1，c2，c3， c4，c5 #61565;。因此，評(píng)價(jià)的目的就在于通過集合C中的因素分析，達(dá)到J中的某一級(jí)別，即

f (C=#61563;c1，c2，c3，c4，c5 #61565;)#61614;(J=#61563;I，II，III，IV，V#61565;) (3)

2.2與環(huán)境級(jí)別對(duì)應(yīng)的因素區(qū)間劃分

在山區(qū)，地形的起伏程度越大，則公路工程的可修造性和穩(wěn)定性程度越低，山地起伏程度用相對(duì)高差h表示。根據(jù)文獻(xiàn)[9]的研究，相對(duì)高差h與地形切割程度存在如下關(guān)系:h#61500;15m，平緩;15mh#61500;50m，輕微切割;50mh#61500;100m，一般程度切割;100mh#61500;500m，中等程度切割; h 500m，強(qiáng)烈切割。地形被切割的程度越大，表示其環(huán)境越差。因此相對(duì)高差與環(huán)境級(jí)別之間的關(guān)系為:h#61500;15m，I;15mh#61500;50m，II;50mh#61500;100m，III;100mh#61500;500m，IV;h 500m，V.采用同樣的思路，綜合《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》關(guān)于巖溶分類的相關(guān)研究，對(duì)巖溶發(fā)育率與環(huán)境級(jí)別的對(duì)應(yīng)關(guān)系作出如下劃分:KL#61500;3%，I;3%KL#61500;10%，II;10%KL#61500;15%，III;15%KL#61500;25%，IV;KL 25%，V.綜合中國坡地分級(jí)與國際地理學(xué)會(huì)地貌調(diào)查與野外制圖專業(yè)委員會(huì)坡地分級(jí)，將山地坡度與修建環(huán)境級(jí)別之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系劃分為:#61537;#61500;10#61616;，I;10#61616;#61537;#61500;20#61616;，II;20#61616;#61537;#61500;30#61616;，III;30#61616;#61537;#61500;45#61616;，IV;#61537; 45#61616;，V.基于工程巖體力學(xué)與公路工程特點(diǎn)，在文獻(xiàn)[9-10]的研究基礎(chǔ)上，將巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度、軟化系數(shù)、巖芯采取率RQD#61602;三個(gè)因素與對(duì)應(yīng)環(huán)境級(jí)別的區(qū)間劃分研究結(jié)果，與上述關(guān)于相對(duì)高差，巖溶發(fā)育、坡度與環(huán)境級(jí)別關(guān)系綜合成表1。

2.3 影響因素隸屬函數(shù)形式

在模糊分析中，可以作為隸屬函數(shù)使用的函數(shù)形式很多，常用的有正態(tài)型、嶺型、三角模糊數(shù)和梯形等。選用不同的隸屬函數(shù)形式，在計(jì)算中得出的每一個(gè)因素的隸屬度可能不同，但對(duì)于最后的級(jí)別沒有影響，即隸屬函數(shù)等效性原理[10]。

對(duì)本文中地質(zhì)和地理因素的模糊分析，兼顧簡單和計(jì)算方便，選用比較常用的正態(tài)分布函數(shù)作為隸屬函數(shù)，其通式如下:

(4)

式中:待定系數(shù) 按文獻(xiàn)[10]的方法確定。

由隸屬度原理可知，對(duì)于每一區(qū)間與該區(qū)間的級(jí)別對(duì)應(yīng)關(guān)系，在區(qū)間的邊界點(diǎn)，其級(jí)別的隸屬關(guān)系最模糊，隸屬度為0.5，在區(qū)間的中點(diǎn)最清晰，隸屬度為1。同時(shí)認(rèn)為隸屬函數(shù)是連續(xù)的。將隸屬度原理與連續(xù)性聯(lián)立起來，采用寬域與窄域結(jié)合的隸屬函數(shù)分段構(gòu)造方法[11]，利用表1給出的物理量對(duì)應(yīng)環(huán)境級(jí)別的分段值，就可以確定各因素的隸屬函數(shù)具體形式。按上述方法確定的巖溶發(fā)育率在環(huán)境級(jí)別區(qū)間I、II、III、IV及V的隸

(5)

(6)(7)(8)

(9)

屬函數(shù) ， ， ， ， 分別如式(5)-(9)所示。其他各因素隸屬函數(shù)，根據(jù)同樣的方法可以求出其具體表達(dá)式。

3 環(huán)境判別模式與權(quán)重確定方法

本文采用模糊評(píng)判方法進(jìn)行分析，該方法的判別模式核心由隸屬函數(shù)和權(quán)重組成二個(gè)要素組成。在隸屬函數(shù)方面，文獻(xiàn)[11]證明了隸屬函數(shù)的等效性，解決了隸屬函數(shù)的構(gòu)造問題。而在權(quán)重方面，目前比較成熟的方法主要有專家評(píng)分法、二元相對(duì)比較法、層次分析法等[2，8]主觀性較強(qiáng)的方法。這些方法需要具有經(jīng)驗(yàn)豐富、能憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行決策的專家確定，也就是所謂的基于決策系統(tǒng)的確定方法，問題是準(zhǔn)確性和唯一性無法保證。本文引入粗糙集理論[12]，研究一種依據(jù)知識(shí)的、無須決策系統(tǒng)的客觀性確定方法，試圖解決上述問題。

3.1 環(huán)境級(jí)別判定模式

模糊綜合評(píng)判準(zhǔn)則的基本過程如下:

首先在C中對(duì)作單因素分析，考慮 對(duì)決策等級(jí) 的隸屬度 ，這樣第 個(gè)因素 的單因素評(píng)判集 為:

(10)

它是決策評(píng)語J上的模糊子集。有m個(gè)考慮因素的評(píng)判就構(gòu)成了總的評(píng)判矩陣 。R是評(píng)價(jià)因素集Z到?jīng)Q策論域J的一個(gè)模糊關(guān)系。可表示為: ，在所考慮的因素之間，各因素在系統(tǒng)中的重要性不同，用權(quán)重 表示， 稱為 的因素重要度模糊子集，可表示為:

(11)

式中:稱 為 對(duì) 的權(quán)重。當(dāng)模糊子集 和模糊矩陣R為已知時(shí)，即可作模糊變換進(jìn)行綜合評(píng)判:

(12)

其中， ，即取大取小運(yùn)算。 ，成為決策評(píng)語集上J的等級(jí)模糊子集，bi為所評(píng)價(jià)的建設(shè)場(chǎng)地在J中對(duì)于ji的隸屬度。得到了模糊子集 后，則可根據(jù)最大隸屬原則確定其級(jí)別。

3.2 基于粗糙集理論的權(quán)重確定法

粗糙集理論是由波蘭學(xué)者Z.Pawlak于1982年提出的，它是建立在分類機(jī)制的基礎(chǔ)上，將分類理解為在特定空間上的等價(jià)關(guān)系， 等價(jià)關(guān)系構(gòu)成對(duì)該空間的劃分，組成劃分的基本單元叫等價(jià)類。

在粗糙集理論中，對(duì)象的知識(shí)是通過指定對(duì)象的基本特征(屬性)和它們的特征值(屬性值)來描述的。一個(gè)知識(shí)表達(dá)系統(tǒng)定義為S=(U，C，D，V，f)，其中U為描述系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)象的集合，稱為論域;A=#61563;a#61602;1， a#61602;2，#61628;， a#61602;n，d1， d2，#61628;， dn #61565;為屬性集合(等價(jià)關(guān)系集合)，A=C∪D，子集C和D分別稱為條件屬性和決策屬性集;V為屬性值的集合，V= ，Vα#61602;表示屬性α#61602;∈A的范圍，f:U×A→V是一個(gè)信息函數(shù)， 它指定U=#61563;e1， e2，#61628;， en#61565;中每一對(duì)象e的屬性值。X為U的子集，即X#61645;U，R是由論域?qū)ο髮傩詷?gòu)成的不可區(qū)分等價(jià)關(guān)系的集合，當(dāng)X能表示為R的某些基本等價(jià)類的并時(shí)，稱X是R可定義的，X為R的精確集。否則稱X是R不可定義的，X為R的粗糙集。對(duì)于粗糙集通過其上近似集 和下近似集 這兩個(gè)精確集來描述:

(13)

(14)

式(13)、式(14)中，U/R表示與等價(jià)關(guān)系族R相關(guān)的知識(shí)，Y是U中的R等價(jià)類。同時(shí)把bnR(X)=稱為X的R邊界域;posR(X)= 稱為X的R正域;negR(X)=U- 稱為X的R負(fù)域。設(shè)P和Q為U中的等價(jià)關(guān)系，Q的P正域記為posP(Q)，即有:

posP(Q)=(15)

Q的P正域是U中所有根據(jù)分類U/P的信息可以劃分到關(guān)系Q的等價(jià)類中去的對(duì)象集合。Q的P正域表明了等價(jià)類Q和P之間的依賴關(guān)系，通常采用依賴度rP(Q)來表示:

rP(Q)=#61671;posP(Q)#61687; #61487; #61671;U#61687; (16)

式中:#61671;posP(Q)#61687;、#61671;U#61687;分別表示posP(Q)、U集合的基數(shù)，即集合中對(duì)象的數(shù)目[12]。

決定環(huán)境級(jí)別因素中，去掉某一因素(分類屬性)會(huì)相應(yīng)地改變?cè)u(píng)價(jià)結(jié)果，如果改變的程度大，則表示該因素的重要性程度大，否則反映該因素的重要性程度低。根據(jù)粗糙集理論，則這一性質(zhì)采用依賴性程度差表示。對(duì)于無決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)依賴性程度差(重要性程度)則采用下式計(jì)算:

(17)

式(17)中: 為屬性 在條件屬性集C中的重要性程度; 屬性集C對(duì)于本身的依賴度， =1; 表示屬性 補(bǔ)集與屬性集C之間的依賴程度。

然后對(duì)各因素的重要性程度進(jìn)行歸一化處理:

(18)

即可得到式(11)中各因素的權(quán)重 。

4 分析示例

4.1 權(quán)重計(jì)算

瑞麗高速公路某連接線位于湖南西部山區(qū)，全長約90公里，修建施工中劃分為6個(gè)標(biāo)段。以5標(biāo)段為例，將該標(biāo)段每公里的地理、地質(zhì)資料作為一個(gè)單元，分別為k1，k2，k3，k4，k5，k6，k7， k8， k9，k10表示，綜合表1范圍劃分，各單元資料及相應(yīng)的類型劃分見表2所示。

根據(jù)粗糙集方法有:

根據(jù)式(16)有:

再由式(17)有:

同理有:

， ， ， 。

根據(jù)式(18)歸一化后，可得到權(quán)重子集為:

=

(0.0833，0.1667，0.3333，0.2500，0.1667)。

4.2 模糊評(píng)判矩陣確定及類別

單因素對(duì)環(huán)境級(jí)別的隸屬度構(gòu)成單因素評(píng)判集，然后組合成模糊評(píng)判矩陣。單因素隸屬度的通過隸屬函數(shù)得出。以表2中k1單元巖溶發(fā)育率對(duì)于環(huán)境級(jí)別隸屬度為例。在單元k1中，巖溶發(fā)育率KL為5.2，根據(jù)式(5)-(9)有: =0.9093， =0.0907， =0， =0， =0.因此，因素KL(c1)的單因素評(píng)判集 為: =(0.9093，0.0907，0，0，0).同樣可以求得單因素評(píng)判集 至 ，組合得到模糊評(píng)判矩陣R如下:

確定了權(quán)重模糊子集 和模糊評(píng)判矩陣R后，根據(jù)式(12)即可確定確定決策評(píng)語集如下:

= (0.0833， 0.0833， 0.6231， 0.0907， 0.0833)。根據(jù)隸屬度判斷原則，該段公路場(chǎng)地屬于III類修建環(huán)境。同樣可以確定k2，k3，k4，k5，k6，k7，k8，k9，k10各段的修建環(huán)境類別。

4.3 修建措施

k1段建造環(huán)境確定為III類場(chǎng)地后，課題組建議了施工中的措施:1)在加固方面，對(duì)路基挖方擾動(dòng)的邊坡采用掛網(wǎng)、噴漿及打錨桿的聯(lián)合支護(hù)方式;2)防排水上，采取地面截流、滲入路徑封堵，此外還采用鉆孔排水、低壓有限范圍注漿等措施;3)在施工中必須制訂開挖、填筑及運(yùn)輸?shù)确矫娴膶ｉT安全制度。

上述建議被該工程相關(guān)部門和單位作為設(shè)計(jì)，施工和造價(jià)核算等的重要依據(jù)而采用。

5 結(jié)論

本文的研究獲得如下幾方面的進(jìn)展:

1)首次提出了山區(qū)公路工程修建環(huán)境的分類問題，確定了在分類中考慮的地質(zhì)和地理方面的關(guān)鍵因素，建立了其分類基本模式。提出的修造環(huán)境級(jí)別分類是穩(wěn)定性、施工難易程度與安全、造價(jià)等方面的綜合分類，突破了經(jīng)典的局限在穩(wěn)定性上的分類思維。

2)對(duì)地質(zhì)和地理共5大因素與環(huán)境級(jí)別的對(duì)應(yīng)區(qū)間進(jìn)行了劃分，建立了區(qū)間內(nèi)對(duì)應(yīng)環(huán)境級(jí)別的隸屬函數(shù)表達(dá)形式。

3)建立了基于知識(shí)的模糊權(quán)重確定新方法。該方法引入粗集理論，具有堅(jiān)實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)，突破了以往模糊評(píng)判模式中以訪問專家代表的基于主觀的權(quán)重確定方法。

4)利用研究的評(píng)價(jià)模式、模糊權(quán)重客觀性確定方法分析了工程實(shí)例，顯示本文所研究成果具有很好的實(shí)用性和準(zhǔn)確性，表明了該方法具有應(yīng)用前景。

5)本文針對(duì)的主要是我國西南山區(qū)，由于我國面積廣大，不同山區(qū)特征相差很大，因此對(duì)于西南地區(qū)以外的山區(qū)公路建設(shè)場(chǎng)地判別問題，在影響因素的確定及選取等方面需要進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)(Reference)

[1]常云濤，李嘉. 模糊網(wǎng)絡(luò)的工期與關(guān)鍵線路分析[J]. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，1999，26(6):91-96.

CHANG Y T， LI J. Duration and CP analysis of fuzzy network[J]. Journal of Hunan University: Natural Sciences， 1999， 26(6): 91-96. (In Chinese)

[2]程 曄，曹文貴，趙明華. 高速公路下伏巖溶頂板穩(wěn)定性二級(jí)模糊綜合評(píng)判[J]. 中國公路學(xué)報(bào)，2003，16(4):21-24.

CHENG Y， CAO W G， ZHAO M H. Synthetic judgment on the two stage fuzzy of the stability of karst top slab beneath expressway[J]. China Journal of Highway and Transport， 2003， 16(4): 21-24. (In Chinese)

[3]奚寬武，覃增雄，石建軍，等. 最小隸屬度偏差法應(yīng)用于路網(wǎng)規(guī)劃方案評(píng)價(jià)[J]. 系統(tǒng)工程學(xué)報(bào)，2004，19(3):318-320.

XI K W， TAN Z X， SHI J J， et al. Application of deviation method of minimum subordinative degree on scheme evaluation of road network planning[J]. Journal of Systems Engineering， 2004， 19(3): 318-320. (In Chinese)

[4]汪益敏，王秉綱. 公路土質(zhì)路基邊坡坡面沖刷穩(wěn)定性的模糊綜合評(píng)價(jià)[J]. 中國公路學(xué)報(bào)，2005，18(1):24-29.

WANG Y M， WANG B G. Fuzzy evaluation method of scouring stability on soil subgrade slope[J]. China Journal of Highway and Transport， 2005， 18 (1):24-29. (In Chinese)

[5]張季如，曹星. 山區(qū)公路開挖邊坡的穩(wěn)定性研究及其工程治理-以大甘坪路塹邊坡為例[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2003，11(1):64-69.

ZHANG J R， CAO X. Research on stability of cut slopes and their treatment for mountain road #61630;take the cut slope in daganping as example[J]. Journal of Engineering Geology， 2003，11 (1): 64-69. (In Chinese)

[6]高斯斌. 淺談山區(qū)鐵路建設(shè)[J]. 鐵道學(xué)報(bào)，2002，(1):8-13.

GAO S B. Preliminary talking about railway construction in mountain area[J]. Railway Journal， 2002， (1): 8-13. (In Chinese)

[7]湯家法，姚令侃，華明. 山區(qū)鐵路災(zāi)害防御體系研究-以成昆鐵路(北段)為例[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2001，10(2):103-107.

TANG J F，YAO L K， Hua M. Research on the disaster prevention and mitigation system of mountain railway a case study on the Cheng-Kun railway [J]. Journal of Natural Disasters. 2001， 10(2): 103-107. (In Chinese)

[8]蘇永華，趙明華，劉曉明. 巖體分類的二元相對(duì)模糊評(píng)判法[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006，25(5):1049-1055.

SU Y H， ZHAO M H， LIU X M. Duality element relative fuzzy evaluation method and its application to rock-mass stability classification[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering， 2006， 25(5): 1049-1055. (In Chinese)

[9]黃新進(jìn). 山區(qū)公路半填半挖路基穩(wěn)定性分析方法[D].長沙:湖南大學(xué)，2006.

HUANG X J. Stability analysis method for half filling and half digging roadbed in mountain area [D]. Changsha: Hunan University， 2006. (In Chinese)

[10]蘇永華，何滿潮，孫曉明. 巖體模糊分類中隸屬函數(shù)的等效性[J]. 北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29(7):660-665.

SU Y H， HE M C， SUN X M. Equivalent characteristic of different subject function type on rock mass fuzzy classification[J]. Journal of University of Science and Technology，2007， 29(7): 660-665. (In Chinese)

[11]蘇永華. 巖土參數(shù)模糊隸屬函數(shù)的構(gòu)造方法及應(yīng)用[J]. 巖土工程學(xué)報(bào)，2007，29(12):1771-1779.

SU Y H. Construction method of fuzzy membership function of geotechnical parameters and its application[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 2007， 29(12): 1771-1779. (In Chinese)

[12]張文修，吳偉志，梁吉業(yè)，等.粗糙集理論與方法[M].北京:科學(xué)出版社， 2001.

ZHANG W X，WU W Z， LIANG J Y， et al. Rough set theory and method[M]. Beijing: Science press， 2001. (In Chinese)