岩土参数模糊隶属函数的构造方法及应用.pdf

第 29 卷 第 12 期 岩 土 工 程 学 报 Vol.29 No.12 2007 年 12 月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Dec., 2007 岩土参数模糊隶属函数的构造方法及应用 苏永华 （湖南大学土工程木学院，湖南 长沙 410082） 摘 要研究了隶属函数的特点, 指出其在主值区间特点上表现为宽域型和窄域型, 在过渡带形式特点上表现为突跳 式、线性式和非线性式, 在函数图形控制点上有最清晰和最模糊点。根据隶属函数的特点和隶属度总和为 1 的原理， 提出了完整隶属函数的构造方式和函数具体形式参数的计算方法。根据岩体力学和模糊综合评判原理, 以岩体的稳定 性模糊分类为例,证明在不同的原函数条件下采用上述所提方法构造隶属函数, 就具体模糊隶属度值而言存在差异, 但最后分类结果一致。作为该隶属函数构造方法的应用, 考虑岩体单轴抗压强度、吸水软化性、完整性、岩溶发育等 地质条件, 山地类型、坡地类型等地理条件,建立了西南山区公路岩质类建设场地模糊分类系统, 并将该系统应用于某 山区公路建设场地的分类，所得分类结果被施工和设计采用。 关键词岩土工程；隶属函数；模糊分类；山区公路；建设场地 中图分类号TU413.6 文献标识码A 文章编号1000–4548200712–1772–08 作者简介苏永华1966– ，男，湖南涟源人，博士，教授，博士生导师，从事边坡工程、地下结构工程可靠性领域 的科研和教学工作。E-mail syh5327。 Constructing of fuzzy membership function of geotechnical parameters and its application SU Yong-hua （College of Civil Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China） Abstract Based on studies on the characteristics of membership function, it was indicated that its principal interval could be divided into wide domain model and narrow domain model and that there were three types of its transitional zone s, namely mutation, linear and nonlinear, and there were the clearest point and the most fuzzy point among the reference point of the function graph. According to the characteristics of membership function and the theory of the summation of membership degree equal to 1, the constructing of integral fuzzy membership function and the calculation of the parameters were brought out. Based on rock mechanics and the theory of fuzzy synthetical assessment and taking the fuzzy synthetical classification of rock stability as an example, it was proved that although there were differences among concrete values of fuzzy membership, the final classifications were consistent when the membership functions were constructed by different basic functions according to the above . As an application of this constructing of integral fuzzy membership function, the fuzzy classification system of rock construction site of highways in southwest mountainous region was established. Some geomechanical conditions, such as uniaxial compressive strength, softening coefficient because of absorbing water, integrated modulus and karst development degree, and some geographical conditions, such as the mountain land type, slope land type, were taken into account in the system. Finally, this system was accepted by the design and construction engineers, and was used to classify a construction site of highways in mountainous area. Key words geotechnical engineering; membership function; fuzzy classification; mountainous highway; construction site 0 引 言 对于岩土物理、力学、工程性质的模糊性，目前 主要采用模糊数学方法进行研究。模糊数学的重点在 于确定参数对于某一概念或性质的从属程度。采用模 糊数学描述岩土的模糊性时，其中最基本问题之一是 隶属函数的形式[1]。在实际工程中，作为隶属函数的 函数形式很多，其中比较常用的有岭形函数[1]、正态 ─────── 基金项目国家自然科学基金资助项目50378036；湖南省交通厅项 目（200503） 收稿日期2007–01–19 第 12 期 苏永华. 岩土参数模糊隶属函数的构造方法及应用 1773 函数[2-3]、三角形模糊数[3]、梯形函数[4]及直线形函数[5] 或分段式线性式函数等。 但对于某一工程或研究对象， 在选定隶属函数时，通常采用两类方法，第一类方法 是模糊统计法，该法是在具有大量的岩土参数模糊样 本情况下，对参数值分段统计，根据实际统计数据数 值范围，拟合统计曲线的隶属函数方程[6-8]。另一类方 法是根据一般经验和主观判断，从常用的分布函数中 选取或直接按经验赋值。这两种隶属函数确定方法对 岩土隶属参数的模糊性研究起到了很大的推动作用， 但也存在一些疑虑和问题。对于统计方法，虽然确定 的隶属函数具有较大的准确性，但需要大量的模糊样 本，在工程中难于实现。主观方法确定的函数，其形 状的选择依赖于专家意见，不能推断一种函数类型比 另一种函数类型更适合。在构造中加入了过多的人为 因素作用（专家知识） ，带有较大的随意性[8]。分析结 论的一致性如何没有保证。本文将通过分析岩体力学 参数的特点，探讨其隶属函数建立的基本准则，研究 不同隶属函数下最终分析结论的一致性，建立隶属函 数的构造方式。 1 岩土隶属函数特征 工程物理力学模糊性参数描述函数，其值域区间 为[0,1]，在形状特征上，可以划分为最清晰区域、最 模糊区域和过渡区域三部分。按照隶属度定义，当参 数的某一值的归属最清晰时，其隶属度为 0 或 1，最 模糊时隶属度为 0.5，在（0，0.5）和（0.5，1）之间 为过渡区域。同时对于分段隶属函数值在不同区域的 隶属度也经历过渡区域。在图形特征上，隶属度为 1 的区间称为隶属函数主值区间[9]。主值区间的大小直 接影响隶属函数曲线的顶部形状。如果主值区间是点 区间，为了研究方便，称为窄域隶属函数，如图 1 所 示；如果主值区间是连续的无限区间，称为宽域隶属 函数，如图 2 所示。 图 1 窄域型隶属函数示意图 Fig. 1 The model of narrow range membership function 图 2 宽域型隶属函数示意图 Fig. 2 The model of wide range membership function 过渡带是位于最清晰点和最模糊点之间，根据大 量的文献研究总结，过渡带主要表现为突跳式、线性 式和非线性式三种。突跳式出现在分段的非连续隶属 函数中，如文献[10]对于非连续性隶属函数就采用了 这种形式。表 1 是岩体溶蚀发育情况的隶属函数取值 表，其特征见图 3，其相应的过渡特带为突跳式。在 某些连续的分段隶属函数形式中也有类似的特征。 表 1 溶蚀发育稳定性隶属度取值表 Table 1 The table for stability membership degree of karst erosion . development 溶蚀发育情况 稳定较稳定 较不稳定不稳定 极发育 （∗） 0.050.15 0.35 0.45 较发育 （∆） 0.100.30 0.40 0.20 不发育 （Ο） 0.400.30 0.20 0.10 图 3 岩体溶蚀发育隶属函数突跳式过渡带示意图 Fig. 3 The jump transition extent of membership function with magmatic rock karst erosion growth 在连续隶属函数中，其过渡带是连续的。可以是 线性或非线性形式。具体表现为直线式的线性、非线 性式的下凹型和上凸型三种具体形式[9]， 如图 4 所示。 图 4 隶属函数过渡带的三种形式 Fig. 4 Three s of membership function transition extent 1774 岩 土 工 程 学 报 2007 年 2 隶属函数形态选择 对于岩土稳定模糊性分类研究，实际是评判因素 集到决策评语集的映射。决策评语集由模糊性因子组 成，每一评判单因素与决策评语集对应划分成相应的 区段，所以决策评语集是多相模糊集。多相模糊集中 相邻两相的分界点是最模糊的点，区段的中点是模糊 集中最清晰的点，该点对于所属模糊相隶属度为 1， 对于相邻模糊相隶属度为 0。在模糊评判中，通常认 为最模糊点是相邻两相的中点[10]。由于岩土力学评判 因素的模糊性不是均匀的或线性的，因此其模糊集的 最模糊点应该在区间分段的端点而不在相邻相的中 点．同时在岩土力学性质函数参数的模糊分析中，除 了参数的两个极端外，如要将一区间范围内的一段连 续子区间值清晰地归为某一属性，在理论上是难以确 定的。因此，在中间区段内，主值区间通常是一个点 区间，隶属函数形式采用窄域型。最模糊点和清晰点 这些关键点确定后， 就进行选定隶属函数的曲线形式。 如果判别因素集某区段元素在评语决策模糊集中某区 段的隶属程度随着元素的变化成线性变化，则选择线 性过渡带 （如三角模糊数和梯形分布） ； 如果越靠近最 清晰点处的元素对于相应的模糊相的隶属度越剧烈， 可以选择下凹型过渡带（如尖Γ 型等） ；如果变化平 缓，可以选择上凸型过渡带（如正态型、岭型等） 。 3 完整隶属函数构造 根据上述分析， 本文提出隶属函数的具体构造方 法如下 设隶属函数为 u x，将研究因素范围值划分为n 个级别，如图5所示，对于第一个级别，划分的端点 通常为 0 xb≤，最后一个级别的端点通常为 1n xb − 。 对于第一区间和最后一个区间部分采用宽域方式。对 于第一个级别实际其区间为[0， 0 b]，中点为 1 xa 01 2 bb 。对于第一级别区间，根据隶属模糊原则，在 [0，a0b0/2]范围内，令 1 1 1u；在[a0 0 b/2，b0]区间 内，根据条件 0 1 2 b u⎛ ⎞ ⎜⎟ ⎝⎠ ， 0 0.5u b确定 u x的相关 系数，从而确定 u x的具体形式为 2 1 u。对于第二级 别区间[ 0 b，b1]，利用条件 0 0.5u b， 1 1u a确定 u x的具体表达形式 2 2 u。 根据总隶属度为1的原则， 得到 32 12 1uu −。 对于最后一个区间，端点值为 1n xb − ，取点 1nn ab − 1 0.5 n b − 作为区间的中点，当 n xa时，采用 宽域函数形式，令 1u x ，在［bn-1,an）段内，按照 1 0.5 n u b − ，1 n u a，确定通式 u x中的系数，即 得到其具体表达式 2 n u；对于在中间级别区间内，隶 属函数的确定方法均采用窄域函数方式。每一个中间 级别区间隶属函数的建立都牵涉到其前边和后边区间 相邻的半个区间部分。 以第n-1个级别区间[bn-2，bn-1] 为例，说明构造基本过程 （1） 2n xa − ，隶属函数值（隶属度）为 0，即 0u x 。 （2）在段［an-2,bn-2］内，首先计算前一区间的 后半部的隶属函数，即 2 1 n u a − ， 2 0.5 n u b − 确定 3 2n u − ，然后按照 13 12 1 nn uu −− −。 （3）在段［bn-2, an-1） ， ［an-1, bn-1）内，可根据 1 1 n u a − ， 2 0.5 n u b − ， 1 0.5 n u b − 确定其具体表 达式 2 1n u − ， 3 1n u − 。 （4）在段［bn-1,an）内，首先由 1 0.5 n u b − ， 1 n u a确 定 2 n u， 根 据 24 1 1 nn uu − ， 确 定 出 24 1 1 nn uu − −。 根据上述原则就完全确定了各个级别区间的隶属 函数。 4 分类结果的一致性 根据上述模糊隶属函数构造方法， 不同的隶属函数 对于同一参数得出的隶属度在数值上有差异，但最终 的模糊结论一致。下面以西部某公路建设场地岩体模 糊分类为例说明上述隶属函数构造方法的这一性质。 图 5 宽域与窄域方式结合构造隶属函数全过程示意图 Fig. 5 The whole course of constructing membership function by combining narrow with wide modes 第 12 期 苏永华. 岩土参数模糊隶属函数的构造方法及应用 1775 4.1 综合模糊评判方法概述 不失一般性，设在某一岩体工程稳定性分类研究 中，考虑的影响因素有m个，分别表示为 12 ,,u u 3, , m uuL。依工程的具体需要，将岩体分为n个等级 123 ,,,, n v v vvL。根据模糊评判原理，可以给定两个论 域 {} {} 12 12 ,,, ,,, n n Uu uu Vv vv ⎫ ⎪ ⎬ ⎪⎭ L L ， ， 1 式中，U代表综合评判的因素所组成的集合，V代表 决策评语所组成的集合。 决策评语一般取为 4～5 级， 即决策评语模糊集由 4～5 相组成， 1 vI 表示很好， 2 vII 表示好， 3 vIII 表示一般，v4 IV 表示不好，v5V 表示很不好，则评 语集集为{} 12 ,,, n Vv vvL{I, II, III, IV, V}{很好， 好，一般，不好，很不好}。 在岩体工程的模糊评价分析中，首先考虑U中 i u1,2,,imL作单因素评判，从因素 i u考虑该事物 对决策评语 j v的隶属度 ij r，这样第i个因素 i u的单 因素评判集 12 ,,, iiiin rr rrL 。 2 它是决策评语V上的模糊子集。 有m个考虑因素的评 判就构成了总的评判矩阵R。R是考虑因素论域U到 决策论域V的一个模糊关系。可表示为 ijm n Rr ， 在所考虑的因素 i u1,2,,imL之间，各因素在决策 中所起的作用不同， 于是定义一个权重w ′ ，w ′ 称为U 的因素重要度模糊子集，可表示为 12 ,,, m ww ww′′′′L 。 3 当模糊子集w ′ 和模糊矩阵R为已知时， 即可作模糊变 换进行综合评判 12 ,,, n BwRb bb′ o L 。 4 12 ,,, n Bb bb L成为决策评语集上V的等级模 糊子集。得到了模糊子集B 后，则可根据最大隶属原 则确定岩体的质量类别。 4.2 不同隶属函数的等效性 （1）隶属函数构造 在岩体工程中影响其稳定性的主要因素有单轴 饱和抗压强度 c σ（MPa） 、岩石质量指标RQD（） 、 岩石软化系数 w K、岩体完整性系数 v K、结构面F发 育和胶结情况。则有 {} cvw RQD,,,,UKKFσ ， 5 参照文献[11]， c σ，RQD（） ， w K， v K与决策评 语模糊集对应如表2。按照本文前述的完整隶属函数 构造方法和图5，可以构造出各因素在各区间内以正 态函数、岭形函数、梯形函数等为基本函数的各个区 间的隶属函数。结构面F隶属函数按表3取值。 表 2 影响因素及其与评语集元素的对应区间划分 Table 2 The corresponding range partition of factors and .uation set elements 指标 类型 RQD/ σ /MPa KV Kw I 90 200 0.9 0.8 II 75～90 100～200 0.75～0.9 0.68～0.8 III 50～75 50～100 0.45～0.75 0.55～0.68 IV 25～50 25～50 0.2～0.45 0.4～0.55 V 25 25 0.2 0.4 表 3 裂隙因素隶属度取值表 Table 3 The table of membership degree for fissure factors 稳定类型隶属度值 类 型 裂 隙 不 发 育 或 虽 然 发 育 但胶结良好 裂隙发育 但多数胶 结充填 裂隙发育 但仅部分 胶结充填 裂隙发育、 充填少或根 本没有充填 I 0.45 0.30 0.10 0.05 II0.35 0.45 0.20 0.10 III0.10 0.10 0.35 0.15 IV0.06 0.10 0.25 0.25 V0.04 0.05 0.20 0.45 （2）隶属函数的等效性 某公路通过段地质情况根据选线地质勘探、声 波测试资料、室内岩石力学试验和排水导洞地质素描 等资料综合分析，山坡岩性主要为页岩，呈灰白色、 紫色、青灰色的中厚层厚层结构，砂质、砂泥质结 构。节理裂隙发育，节理面部分被泥质及页岩破碎角 砾充填。平均RQD为93，单轴抗压强度平均值为 125.64 MPa，平均完整性系数为0.28，同时根据吸水 软化试验，其相应的软化系数为0.58。 则根据所构造的隶属函数，能分别求得在以正态 函数、岭形函数、梯形函数等为基本函数的隶属函数 下的隶属度，其结果见表4～7。 表 4 σc在不同隶属函数下的隶属度 Table 4 Membership degree of σc from different membership .functions 类型 函数 I II III IV V 正态型 0 0.8491 0.1509 0 0 岭型 0 0.8606 0.1394 0 0 三角型 0 0.7564 0.2436 0 0 1776 岩 土 工 程 学 报 2007 年 表 5 RQD 在不同隶属函数下的隶属度 Table 5 Membership degree of RQD from different membership functions 类型 函数 I II III IV V 正态型 0.8680 0.1320 0 0 0 岭型 0.9044 0.0955 0 0 0 三角型 0.8000 0.2000 0 0 0 表 6 Kv在不同隶属函数下的隶属度 Table 6 Membership degree of Kv from different membership .functions 类型 函数 I II III IV V 正态型 0 00 0.9146 0.0854 岭型 0 00 0.9220 0.0780 三角型 0 00 0.8200 0.1700 表 7 Kw在不同隶属函数下的隶属度 Table 7 Membership degree of Kw from different membership .functions 类型 函数 I II III IV V 正态型 0 0 0.8189 0.1811 0 岭型 0 0 0.8316 0.1684 0 三角型 0 0 0.7308 0.2692 0 根据隶属函数的不同， ij r不同。第i个因素 i u的 单因素评判集 12 ,,, iiiin rr rrL不同，总评判矩阵不 同。5个因素中除结构面充填情况是离散型，只有1 个 i r 12 ,, ii r r, in rL。其他4个因素各有3个不同的 12 ,,, iiiin rr rrL。根据排列组合，总评判矩阵有81 种不同结构。U的因素重要度模糊子集w′通过访问专 家并在统计基础上， 得出0.195,0.193,0.203,0.198,w ′ 0.200。对于RQD，σc，Kv，Kw的隶属函数分别取 为岭型、三角型和岭型隶属函数，则总评判矩阵为 0.90440.0955000 00.75640.243600 0000.8200.178 000.8316 0.16840 0.10.150.350.250.20 R ⎡⎤ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎣⎦ 。 根 据 12 ,,, n BwRb bb′ o L归 一 化 后 有B （0.1964，0.1946，0.2817，0.2498，0.07613） 。 最大隶属度为0.2817,根据最大隶属原则，岩体质 量属于III，即质量一般的岩体。 如果 cvw RQD,,,KKσ分别采用正态型、岭 型、三角型和岭型，则总评判矩阵为 0.86800.1320000 00.86060.134900 0000.82000.178 000.83160.16840 0.10.150.350.250.20 R ⎡⎤ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎣⎦ 。 根据相同运算， 得到B 0.1893，0.2176，0.2607， 0.2498，0.0761，同样得出属于III，为质量一般的岩 体。 取其他任何组合，均可得到岩体的质量是一般岩 体结论。这一结果说明，按照本文方法采用不同基本 函数构造岩土体物理力学量隶属函数，虽然计算得到 的隶属度存在差别，但分类结果一致。这一结论解决 了以往进行模糊分类时， 隶属函数选取的随意性问题， 给隶属函数构造提供了准则和方法。 5 西南山区公路路基地质条件模糊分 类系统 5.1 影响因素及区间划分 目前西南山区公路建设已经大规模进行。 由于山区 地理、地质条件的复杂性、模糊性，对于路基建造所 经过区域没有一个综合性的分类系统。本文利用上述 研究的模糊隶属函数构造方法，建立西南山区岩质类 地表条件下， 公路路基地质条件模糊分类的基本方法。 西南部山区特点是沟壑纵横、河谷深切，岩溶发 育。地表条件总体可分为土质和岩质两类[12]。岩质类 是指基岩埋藏的深度较浅，表土覆盖层薄，基岩裸露 或半裸露的地区，工程活动的主要对象是处理风化岩 体。 土质类是基岩埋藏深度较大， 表层覆盖物比较厚， 工程活动的主要对象是岩石碎屑或土石混杂体。 对于岩质类地层，影响路基建设难易程度及其稳 定性的主要影响因素，在地质条件[12]方面有单轴抗压 强度 c σ、岩体完整性系数 v K，岩石软化系数 w K和岩 溶发育率 L K，地理条件[12]有山地起伏程度H、坡地 陡缓程度β等。 则因素集U {σc，Kv，Kw，KL，H，β }。根据 通常的工程经验，按路基稳定性大小和建设的易难程 度，将建设场地分为5个类型，分别表示为I，II，III， IV和V。同样评价集为V{I，II，III，IV，V}。 对于 c σ， V K， w K相应的区间划分见上表2。由 于公路结构是带状结构，相对于研究区域可以看作线 状结构，岩溶发育程度以线岩溶率作为表征指标。线 岩溶率用 L K表示，按照下式计算 L1 KL L ， 6 式中，L1为测量线上的溶洞、溶隙累计长度，L为测 量线总长度。 根据研究，岩溶发育程度对工程建设及稳定性的 影响程度[12]可采用表8所示的对应关系。 第 12 期 苏永华. 岩土参数模糊隶属函数的构造方法及应用 1777 表 8 岩溶发育程度与场地类型对应关系 Table 8 The corresponding relationship between karst erosion .development degree and site condition 岩溶率发育/ 岩溶发育程度 场地类别 25 极强烈发育岩溶区 Ⅴ 一个地区山地相对高度愈大，切割愈强烈，地表 起伏愈显著，自然条件一般也愈复杂。公路工程是一 个带状工程，直接影响施工难易及路基稳定性程度的 是线路所过之处各地的相对高差H， 即地形的起伏程 度。地形起伏程度描述与路基建设场地类型有如表9 的关系[12]。 表 9 山地类型H 与场地类型的对应关系 Table 9 The corresponding relationship between mountainous area .condition and site condition 相对高差 H/m 切割程度 类别 500 强烈切割 V 山地的另一重要因素是地势的陡缓程度，即坡地 特征。参照国际地理学会的坡地分级，根据公路工程 的实际，坡地倾角与建设场地类型对应关系见表10。 表 10 坡度陡缓与场地类型的对应关系 Table 10 The corresponding relationship between slope steep degree and site condition 5.2 隶属函数构造及参数确定 根据前述隶属函数构造方法知，原函数的形式对 最后分类结果没有影响，在构造山区公路岩质类地形 建设场地模糊分类系统时，选最为常用的正态函数作 为原函数，其通用形式为 2 0 e x x c u x −⎡⎤ −⎢ ⎥ ⎣⎦ ， 7 式中，x0为最清晰点， 0 1u x，x0通常为模糊区间 的中点； 12 1.66 aa c − ， 8 其中 1 a和 2 a分别表示为该级别物理量的模糊区间边 界值[11]。 根据式（7） ， （8）和前述研究的区间划分，可以 得到 c σ， v K， w K， L K，H，β等因素隶属函数的 各参数值x0和c，汇总为表11。这样就确定了各因素 在各区段的隶属函数。 如果获得了某一地区的 c σ， v K， w K， L K，H， β等参数值，则隶属函数和图5计算各因素参数的隶 属度，得到模糊矩阵R。同时可以通过统计分析等多 种方法得出U的因素重要度模糊子集 w′ 。 根据模糊评 判计算方法式（4）有 12 ,,, n BwRb bb′ o L 。 9 则根据最大隶属原则可以确定建设场地的类型。 5.3 某公路建设场地模糊分类 长吉（长沙吉首）高速公路溆浦连接线第三施 工合同段地处雪峰山北麓坡脚，属剥蚀残丘地貌，沿 线为山谷地势，高差大，山体陡峻，山地坡度β平均 在35左右，相对高差H在190～390 m之间，平均 为200 m。岩层完整性系数Kv大约为0.4，岩体软化 系数Kw为0.45，岩块单轴饱和抗压强度σc为5 MPa， 岩溶发育率KL为8左右，则可以计算得到模糊矩阵 vwL T 6 5 [,,,,,] ijkkKH Rrr rrrrr σβ 00001 000.219650.780350 00.926310.0736900 00.881150.1188500 000.158210.841790 000.073690.926310 ⎡⎤ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎢ ⎥ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎢⎥ ⎣⎦ 。 表 11 各级别区间隶属函数常系数 Table 11 The constant coefficients of membership functions σc/MPa Kv/ Kw / K / H/m β/ 类别 x0 c x0 c x0 c x0 c x0 c x0 c I 300.0 120.11 95.0 6.02 90.012.05 1.5 1.81 1.5 1.81 5.06.02 II 150.0 60.24 82.5 9.04 74.0 7.24 6.5 4.22 6.5 4.22 15.06.02 III 75.0 30.12 60.0 18.07 61.5 7.83 12.5 3.01 12.5 3.01 25.06.02 IV 37.5 15.06 32.5 15.06 47.5 9.04 20.0 6.02 20.0 6.02 37.59.04 V 12.5 15.06 10.0 12.05 20.024.10 37.515.01 37.5 15.01 67.527.03 倾角β/ 陡缓情况描述 类别 45 急陡坡 V 1778 岩 土 工 程 学 报 2007 年 根据现场调查，对于邵怀高速公路溆浦连接线工 程，在6类因素中，各类的重要度模糊子集为 w ′ 12 ,,, m w ww′′′L0.08,0.08,0.12,0.18,0.27,0.27, 则 12 ,,, n BwRb bb′ o L0, 0.26976，0.11042， 0.53982,0.08。 最大隶属度为0.5398，对应的评语为第IV类。 根据最大模糊隶属原则，该施工标段属于第四类建设 场地。对于第四类路基建设场地，路基的稳定性差且 施工困难。为了路基的稳定性，建议在设计和施工上 采取如下措施 （1） 为了降低路基造价和工期， 建议该标段路基 采用半挖半填形式。 （2） 半挖半填交接面采用折线台阶型， 且在交接 面上采用土工格栅、土工格室作为加固材料，以加强 天然（挖方）路基和填方路基之间的联结强度，防止 路基沿交接面破坏和沉降差异。 （3）在路基施工前，加强排水措施，将挖方路基 部分的水位将到填方路基起点高度以下。 （4）采用重力式挡土墙作为填方路基外坡面支 挡结构，且在挡土墙施工完毕后再施工填方路基。 这些措施被设计、建设投资方及施工单位接受。 作为施工建设单价、路基加固设计方案的重要依据之 一。 6 讨 论 目前岩土的各种分类方法， 考虑的因素非常单一。 如公路路基设计规范 （JTG D302004）中，对于 岩质边坡的分类，仅考虑了岩体的完整性。国标工 程岩体分级标准 （GB5021894）中，考虑了岩体完 整性和其力学性质两类因素。这些分类方法在本质上 是对岩体质量评价。公路工程是带状工程，不但关注 岩土质量的好坏，更关注建设场地条件。岩土质量的 好坏仅是建设场地条件的一个方面。地形、地势和气 候对工程的稳定性、支挡方法、施工方法影响更大。 因此，本文在模糊理论上提出的西南山区公路地质条 件模糊分类方法，严格说应该建设场地的分类方法， 不但包含对岩土质量的评价，而且包含了施工的难易 程度，也为支挡选型提供参考依据。因此考虑的因素 比现有的方法更全面。 7 结 语 本文在研究总结隶属函数基本形式、主要特点的 基础上，提出了完整的隶属函数的构造和建立方法。 通过对该方法在岩体模糊分类综合评判原理中的应 用，证明了所提出的隶属函数构造方法，当采用不同 的原函数时，对于分析结果的唯一性。根据西南山区 的特点， 考虑岩体单轴抗压强度、 完整性和软化特性、 浅层岩溶发育程度等地质条件和山地相对高度、切割 强度及坡地特征等地理条件，利用所研究的隶属函数 构造方法，建立了西南山区岩质类地区公路建设场地 的模糊分类系统。采用该分类系统研究了长–吉高速 公路溆浦连接线第三施工标段场地的所属类型，分类 结果符合实际，被施工、设计和投资方接受。 参考文献 [1] 张世海, 刘叔军, 欧进萍, 王光远. 基于二维隶属函数的场 地模糊分类及其应用[J]. 岩土工程学报, 2005, 278 912 –918. 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