基于熵值分析法的铁路高陡土质边坡安全性评价

在岩土工程中,边坡安全性是关注的焦点,如何得到合理的边坡安全性评价结果是工程勘察、设计中的重要课题。传统边坡安全性评价方法常采用人为评定法,该方法缺少严格理论依据,主观因素影响较大,因此提出一种基于熵值分析法的铁路高陡土质边坡安全性评价的新方法,该方法具有严谨的数学推导过程,客观性强。熵值分析法选取边坡坡度、高度等共计9个评价指标对高陡土质边坡进行分析,利用熵值分析法确定各评价指标的权重值,并基于权重计算结果对10例高陡土质边坡进行安全性评价。结果表明,10例高陡土质边坡处于基本稳定、稳定状态,分析结果与专家评价结果吻合度高,证明该方法的准确性及合理性,该方法为铁路高陡土质边坡安全性评价提供了新思路。     

基于模糊可拓理论的山区铁路线路方案对比研究

复杂艰险山区铁路方案比选是一种复杂性高、技术性强、影响范围广的多目标决策问题。为科学有效地评价线路方案的优劣,利用梯形模糊层次分析法和可拓理论,建立基于梯形模糊可拓理论的山区铁路线路方案评价模型。首先,根据复杂山区铁路的特点及其所处工程环境,建立多层次多指标线路方案评价体系;其次,利用梯形模糊数AHP确定指标权重;然后,利用可拓学中的关联度法来确定方案目标层的优度等级和优度评价法,对线路方案进行总体评价;最后,通过具体的实例分析证明了该评价方法的可行性和实用性。     

基于博弈论-可拓云模型的隧道围岩稳定性评价

围岩稳定性评价是隧道施工中需要解决的重要问题。针对隧道围岩稳定性评价的多指标性和不相容性,将博弈论与主客观赋权法相融合,结合云模型理论对可拓理论进行改进,建立隧道围岩稳定性评价的博弈论—可拓云模型。以某隧道3种围岩地段为例,选取岩体完整性、单轴抗压强度、结构面平均间距等6个因素为评价指标,利用物元理论构造物元,运用云模型确定各类别等级的正态云关联度,将博弈论用于赋权得到组合权重,将各类别等级的关联度与组合权重相结合,从而得到等级特征值,并通过等级概念云图确定隧道围岩稳定性等级,经与既有方法进行对比,验证模型的可靠性。将该模型进一步应用于京广铁路大瑶山隧道试验洞段中,结果表明:该模型评价结果与工程实际相符,考虑传统经典域中各指标的模糊性与随机性,避免隶属于单一等级的弊端,并计算出不同等级的概率,为围岩稳定性评价提供一种科学合理的参考方法。     

高土质边坡稳定性主控因素研究

在山区高速铁路的建设及运营过程中,时常发生高边坡失稳现象。影响边坡稳定性的因素很多,包括几何形态、地质构造等,各因素影响程度不同,因此边坡稳定性影响因素的选取会直接影响到边坡稳定性的判定结果。本文应用粗糙集理论来分析影响边坡稳定性的主控因素。首先,收集了西南地区在建的5条山区高速铁路共35处高土质边坡的工程数据;其次对数据离散化处理,建立起反映众多种类的高土质边坡稳定性影响因素与其稳定性的映射关系决策表;再次,利用粗糙集理论对决策表进行约简,得出高土质边坡稳定性的主控因素为土体内摩擦角、黏聚力、边坡坡度、边坡支护情况和日最大降雨量;最后,计算出各主控因素对高土质边坡稳定性影响的权重系数。     

基于优度评价法的艰险山区铁路隧道安全等级判定探讨

艰险山区铁路隧道在施工过程中可能同时存在塌方、瓦斯爆炸等多种灾害风险,针对隧道自然特征属性,基于可拓优度评价法,引入梯形模糊数层次分析法确定各评价指标的权重系数,在物元模型的基础上建立艰险山区铁路隧道的安全等级判定模型,以便于后续施工中采取合理的施工技术。对渝黔铁路新凉风垭隧道进行安全等级判定,其结果为极不安全(Ⅴ级),现场地质勘查等资料表明,可拓评估在艰险山区铁路隧道安全等级判定中有着较好的适用性。     

基于主成分分析法的铁路路堑高陡岩质边坡安全性评价

针对传统边坡安全性评价方法主观因素影响较大且缺少严格理论依据的问题,提出一种基于主成分分析法的铁路路堑高陡岩质边坡安全性评价新方法。该方法有严谨的数学推导过程,客观性强。运用该方法对20处高陡岩质边坡的10项评价指标进行了降维分析。20处高陡岩质边坡中有8处为稳定状态,7处为基本稳定,3处为潜在不稳定,2处为极不稳定,与专家评价结果吻合较好,证明该方法科学合理。     

有限云模型和距离判别法在边坡稳定性评价中的应用

边坡稳定性分类是一个综合的不确定系统问题,针对指标分布和等级边界模糊的特点,提出一种以有限区间下的云模型为评价主体、距离判别法确定指标权重的稳定性分类的方法。给出有限云模型的相关概念及计算模型,再介绍具体的赋权的原理及流程。引用相关文献的评价指标体系,结合隶属函数计算出各等级的基本概率分配(BPA),并依据指标间距离确定指标权重;再依据改进的云模型计算各评价因子隶属于不同等级的云特征参数,并结合评价指标权重和云发生器,得到评价样本的综合确定度,实现边坡稳定性等级的划分,与其它理论方法对比分析。研究结果表明:该模型应用于边坡稳定性分级是有效可行的,能弥补传统云理论不能整体上描述有限区间下的指标间的确定与不确定性关系的缺陷,提高云模型应用的普适性。     

西成高铁东崂峪大桥岩质边坡稳定性研究

西成高铁穿越秦岭山区,多处桥台位于高陡边坡上,其中东崂峪大桥西安台坡高约120 m,基岩裸露。为评价该边坡的稳定性,首先对该边坡进行了地质调查,并取代表性样本进行了岩石试验,然后运用总结归纳、极限平衡分析法进行理论分析,掌握了该边坡的地形地貌、地层岩性、地质构造,以及该边坡代表性岩样的饱和抗压强度、抗剪切强度、黏聚力、内摩擦角等物理力学指标,确定了边坡稳定性的影响因素,计算得出该高陡岩质边坡的稳定系数为1. 05,边坡稳定坡角为55. 4°。施工阶段桥台基础开挖后,验证了之前计算的稳定坡角基本合理,桥台基础设置满足工程需要。     

铁路岩质路堑边坡危险性评价模型及应用研究

为提高对岩质路堑边坡稳定性的分析效率,提出一种基于模糊数学原理的铁路岩质路堑边坡危险性评价模型.在总结部分行业标准和分析岩质路堑边坡稳定性因素的基础上,建立了包括岩石强度、岩体完整性、结构面特性、结构面方位、边坡开挖高度、边坡坡角、地区年均降雨量和地下水条件的评价指标体系.应用层次分析法计算各因素的权重和隶属度矩阵,最终确定边坡危险性等级.应用 C#语言编制了相应的计算程序,对长昆铁路客运专线的部分岩质路堑边坡进行了稳定性评价.评价模型和所编制的软件具有较强的实用性.     

吉尔木隧道出口边坡赤平投影稳定性分析

研究目的:赤平投影可通过空间投影关系直观反映不同结构面的空间组合关系,适用岩质边坡稳定性定性评价。块体理论可对不同破坏类型的结构体稳定性进行定量计算。本文将基于吉尔木隧道出口边坡的现场调查,分析该边坡岩体结构类型和基本破坏模式,并利用Barton模型估计岩体结构面强度参数。在此基础上,结合赤平投影理论和块体理论分析该边坡潜在失稳岩体的结构面组合关系,并确定各模式块体的稳定性系数,以期为边坡防护设计提供一定的指导。研究结论:(1)通过Barton模型计算结构面的力学指标表明:在法向应力为2 MPa时,结构面的内聚力C=0. 12 MPa,内摩擦角φ=34°～36°;(2)隧道出口边坡岩体主要破坏模式有倾倒式破坏、楔形体滑动破坏和平面滑动破坏,其中倾倒式破坏主要受直立卸荷裂隙控制;平面滑动破坏主要为沿与坡面近平行的长大卸荷裂隙滑动和沿岩层层面滑动;楔形体破坏主要受到了岩层层面、近直立卸荷裂隙和密集节理面的共同控制;(3)赤平投影分析表明:边坡岩体沿单滑面破坏的块体1和块体2以及沿双滑面交线破坏的块体12是不稳定的,其中块体2的稳定性最差;(4) Barton模型、赤平投影及块体理论相结合的岩质边坡稳定性分析方法具有准确和快捷的优点,该方法在高陡岩质边坡分析中具有良好的应用前景。     

西南山区铁路高陡边坡防护技术与定额研究

西南铁路多处山区，地形、地貌、地质构造复杂，桥隧占比高，高陡边坡常位于深路堑和隧道洞口。本文通过研究行业规范、标准对高陡边坡的分类原则，结合西南山区铁路边坡工程特性，界定了西南山区高陡边坡的范围。针对西南地区的地形地貌地质情况复杂，结合西南山区铁路深路堑高边坡采取多种综合防护措施，总结了针对不同地质岩性常用的高陡边坡防护方式和索道、脚手架两种施工辅助措施，分析了高陡边坡防护工程的定额，以满足工程建设和计价需求。     

熵权-双基点法在枢纽方案比选中的应用

为了科学有效地评价各引入枢纽方案的优劣,提出了基于信息熵理论的熵权-双基点评价模型。该模型采用"语言逻辑尺"量化定性指标,通过Min-Max法对原始数据进行标准化处理,以评价指标信息熵值为基础确定指标熵权,最后采用双基点法确定每个方案与最优、最劣方案的距离,以最大贴近度为原则确定铁路引入枢纽的最佳方案。根据实例分析可知,采用熵权-双基点法对铁路引入枢纽方案进行比选,能有效降低主观因素对权重分析的影响,可较好地将定性指标和定量指标进行统一,以便有效地对影响方案的诸多因素进行分析,体现决策思路与实际要求。     

基于熵度量法和模糊层次法的铁路边坡失稳风险评估研究

在广泛调研、事故分析和问卷调查的基础上,建立了包括地质、设计、施工、运营和自然灾害5个一级指标和岩性、坡度等22个二级指标的铁路边坡失稳风险评价指标体系.引入熵度量法对层次分析法计算出的权重进行关联修正,结合模糊评判法提出了适用于边坡失稳风险分析的方法.以某在建铁路怒山山脉段铁路高陡边坡工程为例,运用该体系及方法对边坡失稳风险进行了评价与分析.工程实践证明,该体系和方法可为铁路边坡失稳风险对策的制定提供有效的理论依据.     

基于灰色线性回归模型的哈尔滨铁路枢纽客运量预测研究

客运量是铁路客运枢纽规划的基础,准确掌握铁路客运量的发展规律,可为铁路枢纽制定运输计划与线路改造等提供参考依据。由于铁路客运系统是一个信息不完全的灰色系统,在进行客运量预测时,将灰色预测模型与线性回归模型结合,消除单一模型在预测过程中产生的较大误差,使模型更加灵活、预测数据更加准确。采用该模型预测哈尔滨铁路枢纽客运量,对模型精度进行评价检验,验证结果表明:评价指标方差比与小误差概率均为第一等级,评价检验结果为优,预测结果可靠。     

基于熵权-物元模型的轨道交通建设时序研究

结合轨道交通建设特点,基于物元可拓数学方法、熵权理论和关联度函数,建立轨道交通建设时序决策的熵权物元可拓模型。该方法首先结合熵权理论,根据指标差异度对评价指标进行客观赋权;其次通过客观标准对评价指标的经典域进行区间界定,利用综合关联度将多指标的评价模型转化为单目标决策;然后依据定量测算的加权综合关联度值综合判定建设时序,最后以成都市轨道交通线网进行实例分析。结果表明:该决策算法所确定的结果与实际建设时序一致,且该算法可以极大拓展研究范围,表征更多分异信息,有效支撑城市轨道交通线网建设时序的综合决策。     

板布河大桥百米级高陡岸坡稳定性研究

新建板布河大桥为瓮马铁路南北延伸线的控制工程,为188 m上承式钢筋混凝土铁路拱桥;大桥跨板布河深切V型谷,两岸岸坡陡峭,岸坡高达105～116 m,超过百米,地层为第三系(E)巨厚层状钙质角砾岩,弱风化,岩质坚硬,两岸岸坡卸荷裂隙发育。通过综合勘察手段查明了板布河大桥场区工程地质条件,综合多种分析方法对高陡岸坡的稳定性进行分析,通过施工开挖后对边坡进行了再次调查分析,百米高陡岸坡卸荷裂隙发育影响其承载力及岸坡稳定性,应加强施工地质核查工作;并针对计算结果进行了边坡防护设计,采取了锚索、锚杆对板布河大桥高陡边坡进行防护设计,锚索设计锚固力1 050 kN,可为西南山区硬质岩高陡边坡稳定性分析提供参考。     

铁路军事运输保障能力评价模型研究

在介绍了应用层次分析法考察和分析影响铁路军事运输保障能力5个因素的基础上,提出了基于希尔伯特空间向量范数的铁路军事运输保障能力评价模型。评价以建立保障能力指数为核心,应用层次分析法的分析结果作为权重算子,建立了希尔伯特指标空间,利用希尔伯特空间上单位球的弱紧性,建立了铁路军事运输保障能力评价模型。该模型具有良好的数据处理功能,包括定性数据和非定性数据。通过指数分析,对评价对象进行横向和纵向的比较;通过指标分析可得到各指标对于总指数的贡献率和总指数的可达性指标。通过一个算例,对铁路军事运输保障能力进行了评价。尝试建立铁路军事运输保障能力评价方法。     

基于子系统划分的铁路枢纽能力利用率评价方法

针对铁路枢纽能力利用率评价问题,从铁路枢纽的运输组织特性出发,将枢纽划分为客运、货运、行车、编解等子系统,构建枢纽子系统-构成要素-评价指标3个层次的指标体系。按照各指标项的适中型特征构造评价得分函数,设计包括子系统权重、构成要素权重和指标权重的层次化权重设置方法,建立基于子系统划分的枢纽能力利用率评价方法。开发了枢纽能力利用率评价软件,以郑州枢纽为实例进行评价分析,结果表明:该枢纽各子系统能力差异较大,编解瓶颈对枢纽能力制约较为显著。评价方法可全面评价枢纽能力状况、分析识别制约枢纽能力的瓶颈,为枢纽运输组织和总图设计提供决策依据。     

基于可靠度方法的既有铁路边坡稳定性分析

研究目的:在山区既有铁路沿线进行工程项目建设时,常常会影响原有边坡的稳定性,甚至形成工程滑坡,因此合理评价边坡稳定性是保证既有铁路安全运营的重要前提。本文建立了结合有限元强度折减法和点估计法的边坡可靠度分析方法,并以修建厂房开挖坡脚引起的既有线隧道口边坡失稳为例进行系统分析。研究结论:(1)基于可靠度理论的边坡稳定性评价方法,能较全面地反映岩土参数的空间离散性、时间变异性等不确定性因素的影响,分析结果更为符合工程实际;(2)将有限元强度折减法与点估计法相结合,用于既有铁路边坡稳定性的可靠度分析,克服了传统的安全系数法的缺点,可较为全面地反映岩土体参数变异性对边坡稳定性的影响;(3)计算结果与Monte-Carlo法计算结果基本一致,但计算过程较为简单,因此工程实用性较好,可为类似工程提供借鉴。     

基于可拓方法的泥石流危险性评价

运用可拓学的物元理论、可拓集合论和关联函数,构建泥石流危险性评价的经典物元和节域物元,建立泥石流危险性评价的物元模型。应用建立的物元模型,选取泥石流规模、泥石流发生频率、流域面积、主沟长度、流域最大相对高差、流域切割密度、主沟床弯曲系数、泥砂补给段长度比、24 h最大降雨量、人口密度等10个因子作为泥石流危险性评价因子,对8条典型泥石流沟的危险性进行评价,获得客观合理的评价结果。与其它评价方法的对比结果表明:该方法能较真实地反映实际泥石流沟的危险性等级,证明可拓学理论应用于泥石流危险性评价的有效性和可行性。