中智數度量法在庫區邊坡穩定性評價中的研究*

葉炬鋒

浙江同濟科技職業學院 浙江 杭州 311231

引言

隨著我國經濟高速發展，國家對基礎設施建設的投入日益劇增。以浙江省為例，在有著雄厚資本的經濟基礎條件下，水庫工程建設蓬勃發展，至2021年底統計，全省已建成小型以上各類水庫4280多座，累計總庫容445多億m3。然而，浙江省復雜的地形條件和臺風天氣的頻繁肆虐下，處于山體附近的工程設施常常受到山體地質災害的威脅或破壞。水庫庫區邊坡穩定性評價是邊坡防治中的重要一環，評價結果對防治工作的開展具有積極主動的作用。

1 工程背景及穩定性分級

杭州市某水庫工程是一座以防洪為主、兼顧灌溉、發電及改善水環境的中型水利樞紐。中苕溪在樞紐區流向南偏東，于壩址下游作近90°轉彎流向南西。河谷底寬約50m，河流偏蝕左岸，左岸山坡坡角約30°～40°，右岸25°～30°。

樞紐區基巖為黃尖組（J3h），巖石單一，為灰褐灰色石英霏細斑巖，斑晶由斜長石、石英及少量黑云母組成，黑云母已暗化，基質具霏細結構，由細小的長英質集合體和玻璃質組成。第四系全新統沖洪積層（al-plQ4）以卵石、漂石為主，含有砂，厚3～4.50m。坡洪積層（dl-plQ4），為粉質黏土夾碎石和塊石。樞紐區地質構造主要表現為斷裂：F1，產狀290°SW∠61°，破碎帶寬2.50m，為沙礫及碎塊組成，并礦化蝕變和高嶺土化，為張扭性斷裂，分布在壩址左岸；F2，產狀32°～49°NW∠70°～84°，為壓扭性斷裂，破碎帶寬0.10～2m，順斷裂方向節理發育，節理面光平，有時見有鏡面和高傾角擦痕，有輝綠巖脈填充。出露于壩址右岸下游壩腳，在河床尖滅；F3，產狀10°～17°SE∠55°，壓扭性斷裂，塊狀破碎，結構密實。分布于左岸壩線上游山坡；F4，產狀10°SE∠83°，壓扭性斷裂，由角礫巖組成，局部有方解石細脈填充。出露于左岸壩線下游山坡。

2 庫區邊坡穩定性分級

本文主要以杭州某水庫庫區為研究區域，研究邊坡穩定性分級，將水庫庫區邊坡劃分成：穩定、比較穩定、一般穩定和較不穩定4個級別。穩定表示安全的狀態，而較不穩定表示邊坡失穩的狀態，那么比較穩定、一般穩定分別為介于安全和失穩的中間狀態[1]。為了計算更加精確，采用9個重要影響因子的采集數據進行分析詳見表1[2-3]穩定性分級，并歸一化處理詳見表2所示。

表2 歸一化處理數據

根據表1和表2，將從水庫區域中采集到的9組數據進行歸一化處理后得到表3。

表3 研究樣本9組數據

3 中智數概念

1980年，Smarandache提出了的哲學思想中智理論（Neutrosophy）[4]，主張以中立的態度對待事物自身，從而分析不同思想觀念在看待同一事物時所產生的差異。隨后Smarandache進一步將中智理論運用到數學領域，提出了一系列以中智思想為基礎的數學理論，其中主要包括中智邏輯、中智統計學、中智概率和中智集等。上述數學理論已被應用于神經網絡、量子力學和人工智能等重要領域，并取得了重要成果。本文引用的中智數理論是隸屬于中智統計學的一個分支[5]，它是以經典統計學為基礎衍生出的產物能夠以一種形式表達不確定的數據，在區間數形式中提取數據中隱含的確定與不確定性因素，最后使用中智數的形式來表達區間數。

4 中智數指數度量法計算

設兩個目標向量為B＝（b1，b2，…，bn）和C＝（C1，C2，…，Cn），其中n個向量元素都是正數，基于中智數理論，在傳統的指數度量法[6]和分級因素基礎上進行改進，各級賦予的權值同樣滿足wj∈[0,1][7]并且最后得出指數度量公式：

5 邊坡穩定性評價

在相同權值情況下，9組數據代入中智數指數度量法計算公式。表2中的區間值作為向量B，表3數據作為目標向量C代入公式計算。根據指數度量公式計算出其結果顯示在表4中。

表4 9組樣本的計算度量值

本文提出了中智數的指數相似度量法，將選定的邊坡區域作為研究對象，實地采取樣本，計算實際數據與分級數據的度量值，度量值的離散值越大，決策分辨就越高，最后給出評價的結果。指數度量法對樣本數據比較銳化，適合于環境相對復雜變化較大的水庫庫區，當然庫區邊坡取樣工作越具體化、精細化，評價結果就越準確。