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基于模糊综合评价的露天矿山边坡稳定性分析摘要：露天矿边坡是露天采矿的一个重要组成部分，边坡的稳定性直接影响采矿的安全和施工进度，而边坡的稳定性受多种因素限制而具有诸多不确定性。
本文从基础理论上简述了模糊综合评价的概况，分析了影响边坡稳定性的众多因素，分析如何运用模糊综合评价体系针对众多影响因素作出评价分析。
最后，通过实例论证的方式，用本评价体系对大石头露天煤矿进行相应的分析评价，结果较好的反映了该露天矿山边坡的实际情况，为相关应用和实验提供一定借鉴。
关键词：露天矿山；边坡稳定性；边坡失稳；模糊综合评价前言矿产资源是国民经济发展的基础性资源，我国矿山开采已进入高潮阶段，随着开采技术条件的变化，开采过程中的边坡安全问题却日渐突出，边坡稳定作为露天开采中的重要安全因素，其稳定控制技术就显得尤为重要。
露天矿边坡的稳定与否直接影响了矿山安全安全，若未对边坡稳定性做好预估和控制工作，极易发生边坡滑塌。
因此，需要在开采前针对矿山矿体走向、构造、水文地质等情况，做好边坡的稳定性分析，并采取一定的边坡稳定措施，保证露天矿山的安全有序开采。
1 简述模糊综合评价和露天矿山边坡稳定性1.1模糊综合评价的基本理论模糊综合评价法是一种基于模糊数学而建立的综合分析方法。
该评价方法根据模糊数学的隶属度理论把因素个体单位转化为评价的质量单位，即用模糊数学对影响边坡稳定性的因素或单位做出量化评估。
它具有结果明确、系统性强以及统计便捷的特点，主要用于解决模糊的、难以量化的疑难问题；适合各种非确定性问题的解决；模糊集合是由在一定程度上由属于它的因素构成的，从隶属到不隶属的转变，是软性、象性的转化，是具有一定不可预知性的变化。
在日常生活中也存在着很多不能被人类简单与之定义的元素。
对于一些问题的产生不能运用传统的、单一的方式去判断和解决，需要借助科学的归类和计算方法进行更为精准的分析和判断，针对不确定因素所带来的不确定影响，减少事物的不确定性，以便于更好的增加对未知事件的预判，防患于未然。
模糊综合评判在边坡稳定性分析中的应用发表时间：2009-11-05T11:35:36.920Z 来源：《建筑科技与管理》第8期供稿作者：王火明1，刘宗炜2，杨勋3[导读] 数学被誉为一切自然科学之母，因为它揭示了自然界发展演变的数量关系1.江苏省交通科学研究院江苏南京211112;2.贵州省毕节公路工程处贵州毕节551700；3.云南省公路工程监理咨询公司云南昆明650021【摘要】影响边坡稳定性的因素多而复杂，且很多因素的作用尚无法定量分析，各因素并非独立作用而是彼此影响制约共同影响边坡稳定性。
针对边坡稳定性的这一特点，本文以模糊数学为基础，运用模糊综合评判法来分析边坡稳定性，较常规分析方法考虑因素全面，将定量分析与定性分析有机的结合，避免了大量繁重的计算，分析过程严谨，结果可靠。
【关键词】边坡稳定性；模糊综合评判；隶属度；稳定性分析Application of fuzzy Comprehensive Evaluation in slope stability analysisWang Huo-ming1, Liu Zong-wei2, Yang Xun3(1.Jiangsu Province Transportation Science Research InstituteNanjingJiangsu211112;2.Guizhou Province Bijie Highway Engineering DepartmentBijieGuizhou551700;3.Yunnan Province highway Supervision engineering consulting companyKunmingYunnan650021)【Abstract】The factors affecting slope stability are many and complex, and the role of a number of factors not yet quantitative analysis of the role of each factor is not an independent but affect each other the combined effect of slope stability constraints. This feature for the slope stability, The article, fuzzy mathematics, fuzzy comprehensive evaluation method to analyze the slope stability analysis method than the conventional considerations comprehensive, quantitative analysis and qualitative analysis will be a combination of organic and avoid a large number of heavy calculation, the analysis rigorous and reliable.【Key words】Slope stability; Fuzzy comprehensive evaluation; Membership; Stability analysis1. 引言数学被誉为一切自然科学之母，因为它揭示了自然界发展演变的数量关系。
模糊数学在缓倾顺向边坡稳定性判别中的应用刘光华;张玲;赵鹏;熊超【摘要】顺向边坡因其岩层产状与边坡倾向接近一致,边坡沿层面、软弱夹层等结构面发生失稳破坏的机率较切向坡、反向坡更大.在缓倾顺向边坡稳定性判别中,因稳定性评价指标不准确常造成治理工程设计失误.所以本文从宏观分析入手,研究缓倾顺向边坡由稳定至失稳破坏各阶段特征,提出了缓倾顺向边坡稳定性状态的影响因素,通过各影响因素的权重分析得到每个因素的权重值,最后运用模糊数学理论和方法对其进行稳定性判别.将上述理论应用于某一工程实例,得到的稳定性判别结果与极限平衡法及定性分析结果基本一致,且贴近边坡实际情况,表明该理论具有一定实际工程应用价值,可为设计人员提供重要参考.【期刊名称】《中国地质灾害与防治学报》【年(卷),期】2015(026)002【总页数】7页(P23-29)【关键词】缓倾顺向边坡;模糊数学;稳定性评价;权重【作者】刘光华;张玲;赵鹏;熊超【作者单位】重庆交通大学岩土工程研究所,重庆400074;重庆市地质灾害防治工程勘查设计院,重庆400700;重庆交通大学岩土工程研究所,重庆400074;重庆市地质灾害防治工程勘查设计院,重庆400700;重庆市地质灾害防治工程勘查设计院,重庆400700;重庆市地质灾害防治工程勘查设计院,重庆400700【正文语种】中文【中图分类】P642.220 引言岩层走向与边坡面走向之间的夹角在30°之内的边坡称为顺向边坡［1］，工程中常将岩层倾角为15°～30°的顺向边坡称为缓倾顺向边坡。
缓倾顺向边坡受到地质作用和人为作用由稳定状态逐渐发展至失稳破坏。
目前评价缓倾顺向边坡的稳定性状态主要采用单一滑面的极限平衡法及强度折减法，但是这些精确的数学模型中，都有预先假定的前提条件，这种假定本身就与客观实际存在一定差异，对于影响因素较多且不明确的复杂事物，运用模糊数学理论得到的结果往往更贴近实际［2］。
第21卷 第7期岩石力学与工程学报 21(7)：1087～10912002年7月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering July ，20022001年11月15日收到初稿，2001年12月15日收到修改稿。
* 霍英东教育基金(71018)和教育部高等学校骨干教师资助计划资助项目。
作者 夏元友 简介：男，1966年生，1997年于北京科技大学资源工程学院采矿工程专业获博士学位，现任教授、博士生导师，主要从事岩土工程方面的教学与研究工作。
边坡稳定性评价方法研究及发展趋势*夏元友 李 梅(武汉理工大学土木工程与建筑学院 武汉 430070)1 前 言边坡稳定性问题一直是岩土工程的一个重要研究内容，而边坡稳定性评价结果的正确与否直接关系到边坡工程的成败。
现在岩土边坡的开挖深度已高达百米以上，尤其是岩质边坡，如三峡永久船闸已高达170 m [1]。
目前边坡稳定性评价方法多种多样，但由于边坡稳定受多方面因素影响，而各因素具有不确定性(模糊性、随机性、信息不完全性和未确定性)和复杂性，故传统的确定性分析方法如极 限平衡理论用于边坡分析，结果不十分理想。
但不论是确定性分析如蒙特-卡洛模拟法、一次二阶矩 法[2]，还是不确定性方法如模糊数学、灰色理论、数量化理论、信息模型法等，其用于边坡稳定性评价的准确性与实际情况仍有差距。
本文在介绍边坡稳定性评价方法的一系列成就基础上，探讨其发展趋势。
2 研究进展2.1 有限元方法有限单元法是数值模拟方法在边坡稳定评价中应用得最早的方法[3]，也是目前最广泛使用的一种数值方法，可以用来求解弹性、弹塑性、粘弹塑性、粘塑性等问题。
其优点是部分地考虑了边坡岩体的非均质和不连续性，可以给出岩体的应力、应变大小和分布，避免了极限平衡分析法中将滑体视为刚体而过于简化的缺点，可近似地根据应力、应变规律去分析边坡的变形破坏机制；但它还不能很好地求解大变形和位移不连续问题，对于无限域、应力集中等问题的求解还不理想。
边坡稳定不确定性分析方法发展动态作者：辛立平来源：《科技视界》2015年第03期【摘要】为了更好的应用边坡稳定性分析的不确定分析方法，本文通过逐一阐述常用的不确定性方法各自的主要原理、特点及其优缺点，并应用举例。
综合评价了各种不确定分析方法，并对其方法的发展趋势做了初步探讨。
【关键词】边坡;稳定性;分析方法边坡稳定性分析是岩土工程的一个重要研究内容，现在主要应用的边坡稳定性分析方法是刚体极限平衡法和数值分析方法，它们都是确定性分析方法。
但是边坡稳定性还受到一些不确定性因素的影响，而且随着近些年来工程规模的逐渐频繁和扩大，对于边坡稳定性精度要求变高，不确定分析方法的应用有助于人们更全面、更好的分析边坡的稳定性。
1 可靠度分析法边坡稳定性可靠度分析方法是基于概率论与数理统计的知识，随机变量是影响边坡稳定的各种因素。
随机变量常包括：边坡岩体的材料性能、边坡几何尺寸和外部荷载[1]。
边坡稳定可靠度分析方法在最近几年有了许多新的发展，吴振君等[2]提出的可靠度分析方法基于土体参数空间变异性模拟，对土体参数波动范围的估算，考虑了土坡地质成因的分析方法;李典庆等[3-4]提出的认知聚类分区方法是分析相关非正态变量可靠度问题一种新的全局优化方法;苏国韶等[5]提出的边坡可靠度分析的高斯过程方法，是一种将高斯过程机器学习与重要抽样方法相结合的方法;唐朝晖等[6]通过对填土边坡不确定的分析，结合可靠度分析原理，建立填土体边坡可靠度分析流程。
2 模糊综合评价法模糊综合评价法是根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即对受到多种因素制约的事物或者对象用模糊数学做出一个总体的评价。
它的特点是结果清晰，系统性强，能较好地解决模糊的、难以量化的问题，适合解决各种非确定性问题。
模糊综合评判法的关键是评价模型的准确建立，而隶属度和评价因子权重的确定是准确建立模型的重点。
洪海春等[7]在考虑了影响边坡的主控因素，进行模糊数学分析建立一套模糊评判方法。
浅谈模糊数学法评价边坡稳定性及其发展趋势
摘要：由于路基边坡分析中存在复杂性和不确定性，传统的确定分析方法理论用于边坡分析结果不十分理想。
文章结合多种分析方法的优劣势，讨论模糊数学法用于评价边坡稳定性的重要性和未来发展。
关键词：路基边坡；分析方法；模糊数学法
1 前言
岩土工程在实际施工中存在一个普遍性的问题，即边坡稳定性的失稳。
其评价最终数据的正确性与整个工程的效果呈现正比关系。
目前，我国的岩土工程发展日臻纯熟与深入。
岩土边坡的施工在深度上已经逾百米，特别是在岩石性质的边坡工程中。
其中以我国驰名海外的三峡工程为例。
伴随着研究的深入，现今对于工程稳定性的分析手段越来越丰富，但是同样由于工程所需要面临的困难也呈现多发性，因此，岩土边坡工程的特点呈现复杂以及不稳定性。
我国以往的传统的极限平衡法对于此类问题的即边坡分析的效果十分的不理想，但是，由此可以看出，无论是使用确定的分析方式还是使用不确定的分析方式。
在边坡分析问题上各个理论方法都存在有一定的偏差，而不能精确的将边坡的稳定性准确而实际的情况评价出来。
本文结合多种分析方法的利弊，讨论模糊数学法评价边坡稳定性的可行性和最终发展趋势。
2 国内外研究状况
2.1 有限元方法
有限元单元法是数值模拟法中最早运用在评价边坡稳定性上的，目前也是运用的最广泛的一种数值方法。
它最大的优点就是部分考虑了岩体边坡的非均质和不连续性，也部分的考虑了土质边坡的内部应力-应变关系，但实际上在破画面或滑动面上的斜率大部分位移，而有限元分析得到的数值往往要比可能产生的最大切向应力要大，显然与实际不符。
总的来说，有限元方法能较为接近的对边坡变形机制从岩土体的本构关系角度进行分析，对结构不稳定的部位以及需要进行首先考虑加固的地方进行分析且效果差强人意，但是对于大变形求解、岩体中不连续面、无限域和应力集中等问题的求解还不甚理想。
2.2 极限平衡法
极限平衡法是工程实践中使用最为广泛的一种方法。
这种方法主要是通过分析作用于不稳定土体的静力平衡，根据摩尔-库仑强度准则判断边坡的稳定性最为常见的极限平衡法是条分法。
与其他强度理论相比，摩尔-库仑强度理论与试验结果的符合性是比较好的。
虽然极限平衡法在边坡稳定分析中应用极为广泛，求解过程是一种解析方法，但在求解过程中往往要作出各种假定来解决超静定问题。
2.3 结合神经网络延伸的分析方法
所谓的神经网络计算系统以及信息处理方式是通过仿生学的原
理模仿人类大脑结构所延伸出来的新型信息处理体系，在对岩土的
边坡工程进行分析工作领域中使用这种神经网络可以最大限度的对于边缘可影响地质边坡稳定的非稳定因素进行变量分析，且优势明显，通过变量的输入，可以对周遭的因素量同边坡的安全系数以及边坡形变量之间的关系建立线性模型，用以对安全系数进行评定以及预测。
由于预测边坡的模型中的因素与实际影响存在很多差异，神经网络分析方法具有一定的局限性，只能评价一些无法用精确算法验算出来的边坡的稳定性，可行性有待提升。
2.4 度法分析
通过实际的分析以及操作，往往在岩质边坡的工程实施中，对于稳定性和安全性造成影响的因素都不确定，是毫无规律的，具有随机性的因素，但是，即便如此这种变量也是具有分布概率的。
我国著名的地质学家祝玉学就把这种边坡对于稳定性保持的概率称为可靠度。
通过可靠度对于边坡的稳定性进行分析可以得到对其产生影响的多方因素样本，而分析的前提就是对于信息以及数据的整合统计，这就要求对各个样本出现的概率以及其分布特征进行参数的整合，然后再通过有效的可靠度的分析方式对边坡稳定性破坏的概率进行计算，即对可靠度进行计算。
但是这种方法的缺点就是在于数据以及信息获取较为困难，另外，其计算通常也较一般的极限平衡方法显得困难和复杂。
3 模糊数学法
上述方法对于边坡的分析都存在着或多或少的不足，虽然无论是从定性的，定量的或者不确定的方式分析方法都有其特有独特点，
下面本文详细介绍运用模糊数学对边坡稳定性进行评价测评的方法，并对其优势以及不足之处进行讨论。
严格决定论是哲学上一个重要的思想，在自然界中，一切事物都是一个单独存在的个体同时又相互存在着千丝万缕的联系，而事物的产生也都有着一定的随机性，同时也存在着必然性，并通过某种因果或是联系组成了一个更加复杂的集合体。
在传统的科学体系中，由于本身研究条件的限制，只能对其中的一个片面进行着重研究，这就是严格决定论。
简单说来就是忽略小的影响。
而协同论、耗散结构论、突变论在现代社会的出现以及传播以新型三论的形式同复杂性的现代理论一起对人们的思维进行了革新和解放。
岩土工程在实际施工存在一个普遍性的问题，即边坡稳定性的失稳。
其评价最终数据的正确性与整个工程的效果呈现正比关系。
目前，我国的岩土工程发展日臻纯熟与深入。
岩土边坡的施工在深度上已经逾百米，特别是在岩石性质的边坡工程中。
近些年来，滑坡研究特点已经由过去的单个滑坡现象的描述，分类治理，发展到现在以定性描述为基础的定量预测预报研究。
在早期的边坡稳定性分析、评价、预测中，尽管方法多种多样，但其总体理论指导是刚体极限平衡理论或改进的极限平衡理论，而且对滑坡的边界条件进行了很大程度的简化，计算中选用的种种参数被认为是确定的或线性变化的。
简单处理复杂现象虽然在操作上较为便捷并且效率很高，但是在实际应用中由于操作产生的不周全现象将此缺陷显现出来。
滑坡体在实际中的各种参数实际上是随机以及不确定的，而归根到
底，不仅滑坡体的种种计算参数是不确定和随机的，而且斜坡系统本身就是一个不平衡、不稳定、充满复杂性的复杂系统，其与外界环境有着不断的物质、能量、信息的交换，具有不可长期确定性和短期统计失效的复杂特点。
边坡工程中的很多问题都是“亦此亦彼”的，例如：认为边坡属“基本”稳定，滑体结构面“比较”发育，滑床“一般”顺层，c 值“基本”为零等等含糊不清的术语，用经典的数学手段是难以描述的，更谈不上据此作复杂运算。
在模糊数学中提出了“隶属度”的概念，用从0-1来描述由“肯定”到“否定”的过渡，这样，任何一个不是完全“肯定”但也不是完全“否定”的量都可以用隶属度来度量，使这些模糊的尺度可用定量的数学方法来描述。
考虑边坡稳定性分析是不确定性问题，由于路基边坡分析中存在复杂性和不确定性，传统的确定分析方法理论用于边坡分析结果不十分理想。
本文结合多种分析方法的优劣势，讨论模糊数学法用于评价边坡稳定性的重要性和未来发展。
伴随着研究的深入，现今对于工程稳定性的分析手段越来越丰富，但是同样由于工程所需要面临的困难也呈现多发性，因此，岩土边坡工程的特点呈现复杂以及不稳定性。
本文详细介绍运用模糊数学对边坡稳定性进行评价测评的方法，并对其优势以及不足之处进行讨论。
通过研究分析将模糊数学的思想理论中推论以及最大隶属度两种基本思想运用到边坡分析中。
参考文献
[1]张有天，周维垣.岩石高边坡的变形与稳定[m].中国水利水电出版社.1999.
[2]崔政权，李宁.边坡工程一理论与实践最新发展[m].中国水利水电出版社.1999.
[3]程谦恭，彭建等.高速岩质滑坡动力学[m].成都：西南交通大学出版社.1999.
[4]陈重华，朱柏芳.弹粘塑性有限元分析岩基上混凝土坝的抗滑稳定问题[j].水利学报.1984（7）.
[5]寇晓东，周维垣等.fcac-3d进行三峡船闸高边坡稳定分析[j].岩石力学与工程学报.2000，19（3）：387-390.。
