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.pdf

铁道建筑
2013年第6期RailwayEngineering101

文章编号:1003-1995(2013)06-0101-05
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

周国恩

(广西工学院土木建筑工程系，广西柳州545006)

摘要: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。
关键词:边坡失稳风险风险指标体系熵度量法层次模糊综合评判法
中图分类号:U416．1+4文献标识码:ADOI:10．3969/j．issn．1003-1995．2013．06．29

边坡工程施工技术复杂、且由于所处地质环境复析法(AHP)、模糊评判法(FE)、灰色评价法(GE)和熵
杂多变，不可预见的危险因素较多，具有较高风险［1］。度量法(EM)。层次模糊综合评判法(AHP-FE)［6］既
边坡失稳对工程稳定、交通运输及人民的生命与财产能分析各层指标的相对重要度，又能考虑各指标评价
安全危害巨大，已经和火山、地震并列为三大地质灾害结果的模糊性，却不能衡量出专家评价结果的离散程
源。我国近年来边坡失稳事故时有发生:2000年5月度。本文在建立适用于铁路边坡失稳风险分析指标体
［7-8］
重庆市武隆县某人工高陡边坡发生失稳滑塌，导致79系的基础上，引入EM的理念对AHP计算出的权
人死亡;2007年12月宜万铁路发生重大边坡垮塌事重进行关联修正，对边坡失稳风险进行研究，并将其应
故，造成35人死亡;2008年6月，黎湛铁路由于边坡用于某在建铁路怒山山脉段高陡边坡工程中。实践证
垮塌使得客车脱轨，导致7人死亡;2009年7月，焦柳明，该理论体系、方法可为铁路边坡失稳风险管理提供
铁路由于高陡边坡垮塌，造成4人死亡。可见，有必要有效的理论依据，减少或避免边坡坍塌事故的发生，降
对边坡失稳风险评估技术展开研究，减少或避免失稳低经济损失和人员伤亡。
事故的发生，实现风险的有效管控。
1风险评估基本理论
国内外对边坡或岩土工程的风险管理进行了研
究，H．H．EinsTein［2］结合岩土工程经典力学理论，基于1.1评价指标权重分析
可靠度原理，提出了岩土工程的风险分析方法;本文主要利用AHP计算风险评价指标体系的权
A．W．Malone等［3］在广泛调研的基础上，结合香港边坡重，主要步骤如下。
风险管理经验，提出了边坡安全风险评价体系，并提出1)构造判断矩阵
了相应的评价方法;赵志峰等［4］结合实践经验和理论由专家组对指标体系各层指标进行两两比较，并
研究，基于强度折减和安全系数提出了边坡失稳的衡依据1～9标度法进行评分，构建两两比较矩阵A
［5］aa…a
量方法;李东升通过对边坡风险影响因素的广泛调11121p

，、a21a22…a2p
研结合可靠度理论给出了边坡失稳风险的评价决策A=

方法。

边坡失稳风险影响因素较多，具有一定的不确定ap1ap2…app
性。目前用于土木工程风险评估的方法主要有层次分2)计算相对权重
在建立判断矩阵后，计算其特征向量并进行归一

收稿日期:2012-12-19;修回日期:2013-03-19化处理即可得到各层因素之间的相对权重。特征向量
作者简介:周国恩(1965—)，男，广西柳州人，副教授。的计算方法主要包括幂法、和法、方根法等，本文采用
102铁道建筑June，2013

方根法来计算判断矩阵的特征向量，相对权重w'i为{}
式中，xij∈［0，1］，当maxx'－min{x'ij}=0时，取xij
jijj
p1
()p=0。
∏aij
j=1
w'i=(1)2)评价指标熵度的计算
pp1
()p
Σ∏akj针对(m，n)评价问题，结合EM相关理念可推导
k=1j=1
出第i个评价指标熵Hi为
式中，aij为比较矩阵A中i行j列的元素，akj为比较矩阵
n
A中k行j列的元素，p为矩阵的阶，i，j，k=1，2，…，p。
Hi=－kΣfijlnfij(5)
3)一致性检验j=1
式中:f，k为计算参数，并假定当f=0时，flnf=
由于专家评分具有一定的主观性，可能会使得评ijijijij
0。其计算公式分别为
价结果逻辑上不一致，故应对构建的矩阵进行一致性
xij
检验，计算其一致性比率RCfij=n(6)

Σxij
RC=IC/IR(2)j=1
式中，I为平均随机一致性