中智数度量法在库区边坡稳定性评价中的研究*

叶炬锋

浙江同济科技职业学院 浙江 杭州 311231

引言

随着我国经济高速发展，国家对基础设施建设的投入日益剧增。以浙江省为例，在有着雄厚资本的经济基础条件下，水库工程建设蓬勃发展，至2021年底统计，全省已建成小型以上各类水库4280多座，累计总库容445多亿m³。然而，浙江省复杂的地形条件和台风天气的频繁肆虐下，处于山体附近的工程设施常常受到山体地质灾害的威胁或破坏。水库库区边坡稳定性评价是边坡防治中的重要一环，评价结果对防治工作的开展具有积极主动的作用。

1 工程背景及稳定性分级

杭州市某水库工程是一座以防洪为主、兼顾灌溉、发电及改善水环境的中型水利枢纽。中苕溪在枢纽区流向南偏东，于坝址下游作近90°转弯流向南西。河谷底宽约50m，河流偏蚀左岸，左岸山坡坡角约30°～40°，右岸25°～30°。

枢纽区基岩为黄尖组（J3h），岩石单一，为灰褐灰色石英霏细斑岩，斑晶由斜长石、石英及少量黑云母组成，黑云母已暗化，基质具霏细结构，由细小的长英质集合体和玻璃质组成。第四系全新统冲洪积层（al-plQ4）以卵石、漂石为主，含有砂，厚3～4.50m。坡洪积层（dl-plQ4），为粉质黏土夹碎石和块石。枢纽区地质构造主要表现为断裂：F1，产状290°SW∠61°，破碎带宽2.50m，为沙砾及碎块组成，并矿化蚀变和高岭土化，为张扭性断裂，分布在坝址左岸；F2，产状32°～49°NW∠70°～84°，为压扭性断裂，破碎带宽0.10～2m，顺断裂方向节理发育，节理面光平，有时见有镜面和高倾角擦痕，有辉绿岩脉填充。出露于坝址右岸下游坝脚，在河床尖灭；F3，产状10°～17°SE∠55°，压扭性断裂，块状破碎，结构密实。分布于左岸坝线上游山坡；F4，产状10°SE∠83°，压扭性断裂，由角砾岩组成，局部有方解石细脉填充。出露于左岸坝线下游山坡。

2 库区边坡稳定性分级

本文主要以杭州某水库库区为研究区域，研究边坡稳定性分级，将水库库区边坡划分成：稳定、比较稳定、一般稳定和较不稳定4个级别。稳定表示安全的状态，而较不稳定表示边坡失稳的状态，那么比较稳定、一般稳定分别为介于安全和失稳的中间状态[1]。为了计算更加精确，采用9个重要影响因子的采集数据进行分析详见表1[2-3]稳定性分级，并归一化处理详见表2所示。

表2 归一化处理数据

根据表1和表2，将从水库区域中采集到的9组数据进行归一化处理后得到表3。

表3 研究样本9组数据

3 中智数概念

1980年，Smarandache提出了的哲学思想中智理论（Neutrosophy）[4]，主张以中立的态度对待事物自身，从而分析不同思想观念在看待同一事物时所产生的差异。随后Smarandache进一步将中智理论运用到数学领域，提出了一系列以中智思想为基础的数学理论，其中主要包括中智逻辑、中智统计学、中智概率和中智集等。上述数学理论已被应用于神经网络、量子力学和人工智能等重要领域，并取得了重要成果。本文引用的中智数理论是隶属于中智统计学的一个分支[5]，它是以经典统计学为基础衍生出的产物能够以一种形式表达不确定的数据，在区间数形式中提取数据中隐含的确定与不确定性因素，最后使用中智数的形式来表达区间数。

4 中智数指数度量法计算

设两个目标向量为B＝（b1，b2，…，bn）和C＝（C1，C2，…，Cn），其中n个向量元素都是正数，基于中智数理论，在传统的指数度量法[6]和分级因素基础上进行改进，各级赋予的权值同样满足wj∈[0,1][7]并且最后得出指数度量公式：

5 边坡稳定性评价

在相同权值情况下，9组数据代入中智数指数度量法计算公式。表2中的区间值作为向量B，表3数据作为目标向量C代入公式计算。根据指数度量公式计算出其结果显示在表4中。

表4 9组样本的计算度量值

本文提出了中智数的指数相似度量法，将选定的边坡区域作为研究对象，实地采取样本，计算实际数据与分级数据的度量值，度量值的离散值越大，决策分辨就越高，最后给出评价的结果。指数度量法对样本数据比较锐化，适合于环境相对复杂变化较大的水库库区，当然库区边坡取样工作越具体化、精细化，评价结果就越准确。