软基处理方案优选的模糊综合评价研究

收稿日期3作者简介朱忠辉(),男,江苏扬州人,衡阳市市政工程公司工程师主要研究方向岩土工程第21卷第3期南华大学学报(自然科学版)Vol .21No .32007年9月Journal of Unive rsity of S outh Chi na (Science and Technol ogy )Sep.2007文章编号:1673-0062(2007)03-0057-04软基处理方案优选的模糊综合评价研究朱忠辉1,聂春龙2(1.衡阳市市政工程公司,湖南衡阳421001;2.南华大学城市建设学院,湖南衡阳421001)摘　要:针对某软基处理工程的特点,选取了技术、环境和经济3个一级指标及9个二级指标,区分定性和定量指标进行模糊综合评价,得出了较好的结果,为工程决策提供了依据.关键词:软基;复合地基;模糊综合评价中图分类号:T U470 文献标识码:BStudy on O ptim i za ti on of Soft Founda ti on Tr ea t m en t M ethodBa sed on Fuzzy C o m pr ehen si ve Eva lua tionZHU Zhon g 2hu i 1,NIE C hun 2long2(1.HengyangMunic i pal Engineering Cor poration,H engyang,Hunan 421001China;2.School of U r ban Construc tion,U niversity of S outh China,Hengyang,Hunan 421001,China )Abstrac t:Accor ding t o the characte ristics of a soft f oundati on trea t m ent,fuzzy compre 2hensive evalua tion is used f or its op ti m izati on.Three 1st grade targe ts,technique,envi 2r onm ent and economy,and nine 2nd grade targe ts are pr ovided .Qualitative analysis and quantitative analysis are carried on accor ding to dif ferent targets .G ood result is ge t and itpr ovides ba sis f or construc tion decisi on m aking .Key wor ds:soft foundation;composite f oundati on;fuzzy comprehensive evaluati on 软土地基的复合地基加固技术可以节省投资,充分利用天然地基的潜在承载力,目前已经形成了很多的处理方法,但每种方法均有其优点和不足[1-2].如何针对特定条件下的软土地基处理工程,根据其工程地质、水文地质和周围环境等条件,从众多的处理方法中选取有效、经济的技术方案,具有重要的意义.模糊集合概念是1965年由L.A .Zadeh 提出,它对系统的模糊性进行了科学的描述[3].模糊综合评价法是针对复杂系统具有模糊性而设计的一种评判模型和方法,该方法既有严格的定量刻划,也有对难以定量分析的模糊现象进行主观上的定性描述,把定性描述和定量分析紧密地结合起来,是近年来发展较快的一种方案评价新方法[4].本文根据模糊综合评价的基本原理,对某软土地基的加固方案进行优选[5-7].:2007-04-1:1971-.:.1　工程地质概况某工程区域地质条件复杂,土层成因类型可分为两大层,上部主要为第四纪河流淤积冲积而成的淤泥类土、砂类土及杂色粘土、灰色粘土、浅灰色亚粘土—亚砂土,各类土层随河流流水的影响交错沉积、尖灭再现,相互交错重叠,分布不连续、不稳定,深度达近10m,工程表现为软土具有压缩性高、含水量大、透水性差、强度和承载力极低,依次往下为第三纪强风化页岩或砂页岩.本区域主要为道路、场地建筑设施,该区地层第一大层灰色淤泥将成为主要受压层.该层以淤泥及淤泥质亚粘土为主,土质稀软,属强度低、压缩性高的土层,作为直接的受压层必须进行软基加固处理,以提高地基承载力,减少路基施工后的地基沉降,保证上部基础及建筑物的稳定性.为了保证处理效果良好、经济上可行,必须对处理方案进行研究.该层土体主要物理力学参数见表1.根据表1并参考专家的意见,该软基处理工程初步选择以下三种加固方案:(1)干喷深层搅拌桩(简称“粉喷桩”);(2)湿喷深层搅拌桩(简称“浆喷桩”);(3)高压旋喷桩(简称“旋喷桩”).2　建立方案的综合评价指标体系软基处理方案选型考虑的因素很多,剔除一些与评价相关性较少的指标,采用如图1所示的综合评价指标体系,二级指标中I1,1～I1,3为可定量分析指标,其余均为可定性分析指标.表1　土体物理力学参数Tab le1　physi ca l a nd m echan i c pa ram eter s of soil土体w/%ρ/(g c m-3)av1-2/(M Pa-1)C/kPaφ/(°)淤泥61.31.581.5681.3淤泥质亚粘土45.01.680.674103.3图1　软基处理方案选型评价指标体系F i g.1　ta r get syste m of Soft F ounda t i onTr e a t m en t M e thod3　分析可定性指标单因素评价向量对于可定性分析指标,采用评分标尺,即V=(非常差,很差,差,一般,好,很好,非常好)=(,,3,5,65,8,5)由五位专家进行评价,各位专家权重系数相等,取5位专家评分的平均值,得可定性分析指标单因素评价向量为:R(I1,4)=(0.46,0.46,0.62),R(I1,5)=(0.46,0.46,0.62),R(I1,6)=(0.66,0.66,0.69)R(I2,1)=(0.89,0.46,0.42),R(I3,1)=(0.46,0.38,0.22),R(I3,2)=(0.82,0.82,0.79)4　确定可定量分析指标单因素评价向量对于可定量分析指标,通过实例分析,建立离散抽样模型,得到隶属度与评价指标的关系曲线,从而建立单因素评价向量.软基处理工程实例很多,取软基处理工程总数目N=500,抽样分析数目n=150,对于天然含水量w,隶属于各方案的统计情况见表2.根据离散抽样结果与正态法、半正态法分析法,取分类参考点为:ka=0.35,kb=0.30,kc=0.20,kd=0.10,ke =0.05由于n较大,可认为检出概率P为正态分布当天然含水量为某一值时,可计算其隶属于各处理方案的隶属度,由此作隶属度与天然含水量的关系曲线,见图85南华大学学报(自然科学版) 2007年9月0.100.200.00.00.0.00.9..2.表2　离散抽样统计Ta ble 2　d iscr e te s am p li n g e st i m a t i on天然含水量w /%软基处理方案粉喷桩浆喷桩旋喷桩20～351181135～50234750～70370270～901311≥901(w 1≤30,30<w 2≤50,50<w 3≤70,70<w 4≤90,w 5>90)图2　天然含水量w 与隶属度μ的关系F ig .2　re l a t i on sh i p be tween w an d μ由图2可得天然含水量w =50%～70%时,其隶属于各处理方案的单因素评价向量:R (I 1,1)=(0.31,0.00,0.05)对于其他可定量分析二级评价指标:粘聚力C 、内摩擦角φ,采用与天然含水量同样的分析研究方法,建立隶属度与评价指标的关系曲线.由对应关系得C =5～10kPa ,φ≤5°时,其隶属于各处理方案的单因素评价向量分别为:R (I 1,2)=(0.29,0.10,0.20),R (I 1,3)=(0.24,0.05,0.02)5　模糊综合评价由模糊综合评价理论,对于二级评价指标,有B (I i )=W (I i )R (I i ) i =1,2,3R (I 1)=[(R (I 1,1),R (I 1,2),R (I 1,3)R (I 1,4),R (I 1,5),R (I 1,6))]=0.310.000.050.290.100.200.240.050.020.460.460.620.460.460.620.660.660.69R (I 2)=R (I 2,1)=[0.89,0.45,0343]R (I 3)=[(R (I 3,1)　R (I 3,2))]T对于二级评价指标权重的确定,采用比较矩阵法,取评判相数g =5,令P =(P 11,P 12,P 13,P 14,P 15)=(明显重要,稍微重要,同等重要,稍微次要,明显次要),则二级指标I 1,1与I 1,j (j =1,2,3,4,5,6)的重要性比较见表3.表3　评价指标相对重要程度比较表Ta b le3　i m por ta nce co m pa r is on between d i fferen t ta rgets指标重要性比较论域的相P 11P 12P 13P 14P 15I 1,1比较I 1,100100I 1,1比较I 1,210000I 1,1比较I 1,310000I 1,1比较I 1,400100I 1,1比较I 1,510000I 1,1比较I 1,61由表3可得矩阵A 11=001001000010000同理可得矩阵A 12,A 13,A 14,A 15,A 16:A 12=00010010*******5第21卷第3期 朱忠辉等:软基处理方案优选的模糊综合评价研究0010010000100010000101A13=000100010000100000100001010000A14=00010 01000 01000 00100 10000 10000A15=00001 01000 01000 00101 00100 01000A16=000010000100001001000001000100构造向量X=(5/(65),(5-1)/(65),(5-2)/(65),(5-3)/(65),(5-4)/(65))T=(1/6,2/15,1/10,1/15,1/30)TI=(1,1,1,1,1,1)令V1j=I A1j X j=1,2,3,4,5,6则V1=(V11,V12,V13,V14,V15,V16)=(9/10,17/30,17/30,23/30,17/30,3/10)∑6j=1V1j=3.67归一化得权重向量为:W(I1)=(0.26,0.14,0.14,0.22,0.15,0.09)同理求得W(I3)=(0.56,0.44)求得二级评价结果为B(I1)=(0.39,0.24,0.33)B(I2)=(0.89,0.45,0.43)B(I3)=(0.62,0.55,0.46)对于一级评价指标,其模糊关系矩阵为B=WR其中,W可由向量统计法求得,为:W=(0.48,0.21,0.31)R=(B(I1),R(I2),B(I3))T=0.390.240.330.890.450.430.620.550.46由此得一级评价指标评价结果为:B=(0.58,0.39,0.37)根据最大隶属度原则,与评价值0.58对应的处理方案———粉喷桩为最优处理方案.6　结论模糊综合评价法把实际工程中模糊的、不确定的因素定量化,为软土地基处理方案的选型提供了一种较好的方法.参考文献:[1]龚晓南.复合地基设计和施工指南[M].北京:人民交通出版社,2003.[2]朱梅生.软土地基[M].北京:中国铁道出版社,1989.[3]杨纶标,高英仪.模糊数学原理与应用[M].广州:华南理工大学出版社,2003.[4]贺仲雄.模糊数学及其派生决策方法[M].北京:中国铁道出版社,1992.[5]肖盛燮,王平义,吕恩琳.模糊数学在土木及水利工程中的应用[M].北京:人民交通出版社,2004. 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