考虑差异度系数i的集对分析法膨胀土分类

考虑差异度系数i的集对分析法膨胀土分类考虑差异系数的集对分析法对膨胀土的分类：考虑差异度系数i的集对分析法膨胀土分类**（**工业大学土木与水利工程学院，安徽**230009）摘要：膨胀土分类是一个复杂不确定系统问题，在集对分析中本文利用线性内插法对差异度系数i进行取值从而充分利用约束条件，进而建立膨胀土分类模型，提高了评价结果的可靠性和准确性，并用于实际的膨胀土分类，并与其考虑差异度系数i的集对分析法膨胀土分类本文内容：考虑差异度系数i的集对分析法膨胀土分类**（**工业大学土木与水利工程学院，安徽**230009）摘要：膨胀土分类是一个复杂不确定系统问题，在集对分析中本文利用线性内插法对差异度系数i进行取值从而充分利用约束条件，进而建立膨胀土分类模型，提高了评价结果的可靠性和准确性，并用于实际的膨胀土分类，并与其他方法进行了比较，结果表明该方法是有效的且更加客观。关键词：膨胀土分类集对分析差异度系数i0前言我国膨胀土分布很广,至今先后发现有膨胀土的省区达20多个,尤其在北京一西安一成都一线东南、杭州一广州一线西北这一北东一南西向的广大区域内,分布最为普遍，安徽省江淮地区也有大量分布[1、2]。,膨胀土具有显著的吸水膨胀、失水收缩和对环境变化敏感的特性,易使土体稳定性受到破坏,经常给人类工程活动带来危害,造成巨大的经济损失[3]。膨胀土胀缩等级评价是目前还没有得到很好解决的复杂问题。膨胀土是由多因素构成又受多因素影响的、随时间变异的、复杂的动态体系。而膨胀土胀缩等级评价是膨胀土合理治理的前提，故研究基于实测数据的膨胀土胀缩性评价方法具有实际意义[1-8]。对膨胀土的胀缩性等级评价,单纯强调地质分析或定量研究都难于真正解决问题,而且不同分类法会出现相互矛盾的评价结果，给决策和设计带来困难;目前多因素的综合评判方法（如行业规范的查表法）虽得到广泛认可，但对等级划分存在跳跃缺点；灰色关联分析法[4]模糊评判法[5]虽解决了划分跳跃问题，但实际应用时评价指标的权重确定很难；基于神经网络的智能评价方法克服了权重确定难题[6]，但实际应用时则受知识获取“瓶颈”问题限制；可拓评价方法和可变模糊集方法[7,8]，它们虽能比较全面地考虑各个因素，但也存在遗漏重要约束条件和权值确定问题，故它们存在知识获取的瓶颈问题或评价指标权重的确定等缺陷，而近些年发展起来的集对分析理论可避免这些难题，也为膨胀土胀缩性等级的系统分析提供了新途径。本文以集对分析方法为基础，考虑了不同指标的差异度系数i以避免在评价过程中的各种因素的遗漏取的了良好的效果。1集对分析1.1基本原理集对分析是一种处理不确定性问题的系统分析方法。集对分析的核心思想是把不确定性和确定性作为一个系统加以处理,即在一定背景下,对组成集对的两个集合特性做同一性(同)、差异性(异)、对立性(反)的系统分析,并用联系度u定量刻画[9]。1.2联系度设集合A=(x1,x2,?,xN)和集合B=(y1,y2,?,yN)组成的集对H=(A,B)(集对是指有一定联系的两个集合组成的对子)进行特性分析,共得到N个特性,其中有S个特性为A、B所共有,有P个特性对立,其余的F=N-S-P相异,则有:(1)式中:、、———集合A于集合B在所论问题下的同一度、差异度、对立度。i———差异度系数,i∈[-1,1],取值不确定;j———对立系数,j=-1。联系度表达式体现了同、异、反三者的联系、影响与转化。当i为1时,不确定度转化为同一度;当i为-1时,则不确定度转化为对立度;当i在(-1,1)时,则反映了确定性与不确定性所占的比例。联系度μ与差异度系数i组成了集对理论的核心,包含了随机、模糊、灰色等不确定性。2考虑差异度系数i的膨胀土集对分析分类方法膨胀土胀缩性等级评价指标选用了易于测定的液限WL(m1)、胀缩总率eps(m2)、塑性指数IP(m3)、天然含水率w(m4)、自由膨胀率Fs(m5)等，等级分为极高I、高Ⅱ、中Ⅲ、低Ⅳ四个。设集合Aj=(x1,x2,?,xN)(j=1,2,?n)为影响胀缩性评价的因素(指标)样本实测值,集合Bk=(y1,y2,?,yN(k=Ⅰ,Ⅱ,?Ⅳ)为四个等级下各指标的标准,组成集对H=(Aj,Bk)。当样本各指标的实测值落入相应的等级时为“同”,相隔一级为“异”,相隔两级及以上为“反”。进行胀缩性评价时对落在“异”的部分的数据的差异度系数在（-1，1）上进行线性内插，每一个“异”分别计算。并最终计算联系度u(Aj,Bk)公式如下：的计算如下：当落在讨论集内时即为1，落在其他标准集内时即为。1ii-1Wk-2Wk-1WkWk+13实例为验证构建模型的正确性和有效性，实例选用了文献[7，8]的数据表1膨胀土胀缩性等级评价指标分类标准类别液限WL膨胀总率eps塑性指数Ip天然含水率w自由膨胀率Fs极高Ⅰ55～1006～10035～1000～1585～200高Ⅱ50～554～625～3515～2570～85中Ⅲ45～502～418～2525～3555～70低Ⅳ40～450～20～1835～10040～55表2样本评价指标实测值样本指标A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13A14A15液限WL605047576657444342474455635341胀缩总率eps75467541.43.354.5684.20.65塑性指数IP3636242535292316212738384218.513天然含水率w202729331420244444371414.7104044自由膨胀率Fs8066706183747456535988888441.551表3样本评价样本Aju(Aj,,BⅠ)u(Aj,,BⅡ)u(Aj,,BⅢ)u(Aj,,BⅣ)评价结果可拓方法[7]模糊方法[8]A10.66670.9451-0.6667-1ⅡⅠⅠA2-0.40.80720.4-0.8133ⅡⅡⅡA3-10.54291-0.5429ⅢⅢⅢA4-0.20.42220.2-0.44ⅡⅢⅡA50.94670.8713-0.9467-1ⅠⅠⅠA60.06670.9822-0.0667-1ⅡⅡⅡA7-0.960.48570.7733-0.4857ⅢⅢⅢA8-1-0.97330.62020.9733ⅣⅣⅣA9-1-0.56860.65130.5686ⅢⅣⅣA10-0.720.06670.7077-0.0667ⅢⅢⅢA110.30.5444-0.5933-0.6ⅡⅡⅡA1210.9631-1-1ⅠⅠⅠA130.97330.7439-0.9733-1ⅠⅠⅠA14-0.72-0.17140.32920.1714ⅢⅣⅢA15-1-10.13681ⅣⅣⅣ可知使用此方法进行膨胀土胀缩性等级评价所得结果与文献[7,8]所得结果符合。现以样本1为例，用考虑差异度系数i的集对分析方法具体计算过程如下：u(A1,,BⅠ)=u(A1,,BⅡ)=u(A1,,BⅢ)=u(A1,,BⅣ)=4结语膨胀土胀缩性等级评价问题是一个复杂的不确定问题。本文利用考虑差异度系数i的集对分析方法对膨胀土的胀缩性进行了等级评价。此方法充分考虑了各个指标因素的影响，避免了数据的遗漏，具有简单方便，结果客观的优点。同时,与其它方法的评价结果对比分析表明该法真实反映膨胀土胀缩性等级水平,为膨胀土胀缩性等级评价提供了一种新的简便方法。参考文献:[1]李生林,秦素娟,薄遵昭,等.中国膨胀土工程地质研究[M].南京:江苏科学技术出版社,1992.145-170.[2]王国强．安徽省江淮地区膨胀土的工程性质研究[J]．岩土工程学报,1999,21(1):119–121.[3]肖荣久等.陕南膨胀土及其灾害地质研究[M].西安:山西科学技术出版社,1995[4]陈新民,李生林．膨胀土判别与分类的灰色关联分析法[J]．岩土力学,1996,17(4)：30–34．[5]黄卫,钟理,钱振东.路基膨胀土胀缩等级的模糊评判[J].岩土工程学报,1999,21(4):408–413.[6]易顺民,晏同珍．膨胀土判别与分类的人工神经网络方法[J]．地质科技情报,1995,14(3)：91–94.[7]汪明武,金菊良,李丽.可拓学在膨胀土胀缩等级评判中的应用[J].岩土工程学报,2003,25(6):754–757.[8]李丽,汪明武.基于熵可变模糊集理论的膨胀土胀缩性等级评价[C].第十届土力学及岩土工程学术会议论文集,2007:464–468.[9]赵克勤.集对分析及其初步应用[M].杭州:浙江科学技术出版社,2000.本文档由论文格式()用户上传考虑差异度系数i的集对分析法膨胀土分类本文关键词：系数，膨胀，异度，分析法，分类