本发明涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种边坡稳定性分析方法。
背景技术：
边坡稳定性问题是一个典型的非线性问题，边坡稳定影响因素很多，而且与其影响因素之间存在着高度非线性和复杂性，很难用简单的力学、数学模型描述，给边坡稳定状态评价带来很大困难。而安全监测资料恰恰是这多种影响因素的综合体现，因此根据安全监测资料评价边坡稳定，建立稳定评价模型，得出的评估结果更合理可靠。但如何根据监测指标科学构建边坡稳定评价体系、合理量化评价指标、综合考虑各种具有不同性质的定性、定量的相关信息等问题，是边坡稳定评价值得深入研究的问题。
技术实现要素：
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种边坡稳定性分析方法，利用多种监测指标，并利用熵法建立指标权重，从而建立边坡稳定评价指标体系。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种边坡稳定性分析方法，包括步骤：
(1)选定待评价的边坡系统；
(2)建立边坡稳定评价体系；
(3)确定边坡稳定分析的评价指标；
(4)对评价指标进行量纲处理；
(5)建立边坡稳定分析单个评价指标的关联模型；
(6)建立边坡稳定分析多个评价指标的关联模型；
(7)确定分析评价指标的权重；
(8)建立边坡稳定分析的评价模型；
(9)根据边坡稳定分析的评价模型确定边坡稳定等级。
进一步地，所述步骤2中，边坡稳定评价体系s包括待评价的边坡n，边坡稳定分析的评价指标c，评价指标的具体数值v，如下式：
其中，k1、k2、…、kn是n个评价指标，v1、v2、…、vn是n个评价指标对应的具体数值。
进一步地，所述步骤4中，指标无量纲化处理为：
其中，
进一步地，所述步骤5中，将待评价的边坡n的第i个特征关于第j级别的关联函数记为：
rj(vi(t)),i＝1,2,…,n,j＝1,2,…,m
当vi(t)∈<a0ij,b0ij＞时，关联函数为：
当
当vi(t)∈<a0ij,b0ij>且vi(t)＞(a0ij b0ij)/2时，关联函数为：
rj(vi(t))＝1
式中，vi表示级别i第j个指标规格化后的值域，<a0ij,b0ij>表示各单因素参量取值的变化范围。
进一步地，所述步骤6中，待评价的边坡n关于级别j的关联度为：
其中，wi为第i个评价指标的权重分配系数。
进一步地，所述步骤7中，
(7.1)假定边坡稳定状态分y级，每级被评价边坡的评价指标有n个，构建判断矩阵r：
r＝(rij)y×n(i＝1,2,…,y；j＝1,2,…,n)
(7.2)进行矩阵归一化，得到各评价指标的熵：
(7.3)各评价指标的权：
有益效果：本发明利用多种监测数据资料，并建立多指标关联函数，并且确定多指标对边坡稳定影响程度的不同，这种不同通过指标权重来体现，解决了边坡基于多种环境变量的稳定评价问题。
本发明采用无量纲化处理，对多种不同单位的环境变量进行无量纲处理，克服了多种环境变量量纲不同不能进行比较的问题。
本发明的指标权重采用熵的原理，熵权反映各指标对边坡稳定评价提供的有用信息量的大小，从而依据熵权大小来度量多个评价指标的信息效用值，然后进行边坡稳定评价。
本发明建立的边坡稳定评价模型，对评价边坡稳定性提供了切实可靠的参考依据，具有良好的工程应用价值。
附图说明
图1是本发明所述的边坡稳定性分析方法流程图；
图2是本发明实施例中某实际边坡的稳定评价结果图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1所示，本发明所述的边坡稳定性分析方法，包括步骤：
(1)选定待评价的边坡系统；
(2)建立边坡稳定评价体系；
边坡稳定评价体系s包括三要素，分别为待评价的边坡n，边坡稳定分析的评价指标c，评价指标的具体数值v；其中，k1、k2、…、kn是选定的n个评价指标，v1、v2、…、vn表示n个评价指标对应的具体数值，如下式：
(3)选定边坡稳定分析的评价指标；
确定边坡稳定分析所需要的评价指标c，结合具体的边坡个体工程，地质条件等，依据所评价对象的侧重点进行确定，一般评价指标为各种监测环境量，包括多种内外观变形、多种应力、渗流、巡视检查等。
(4)对选定的评价指标进行量纲处理；
选定的边坡稳定分析的各评价指标的量纲不同，不便于分析评价，需要对各指标量纲进行无量纲化处理，方法如下：
式中，
(5)建立边坡稳定分析单个评价指标的关联模型；
将边坡稳定分析系统中待评价的边坡n的第i个特征关于第j级别的关联函数记为rj(vi(t)),i＝1,2,…,n,j＝1,2,…,m，详细计算如下：
当vi(t)∈<a0ij,b0ij>时，关联函数为：
当
其中：
当vi(t)∈<a0ij,b0ij>且vi(t)＞(a0ij b0ij)/2时，关联函数为：
rj(vi(t))＝1(6)
式中，vi表示级别i第j个指标规格化后的值域，<a0ij,b0ij>表示各单因素参量取值的变化范围。
由上面各式可知，当vi(t)∈<a0ij,b0ij>时，关联函数rj(vi(t))∈<0,1>；当vi(t)位于区间<a0ij,b0ij>中点时，关联函数取1，位于区间端点时，关联函数取0；当
(6)建立边坡稳定分析多个评价指标的关联模型；
待评价的边坡n关于级别j的关联度按下式计算：
式中，wi为第i个评价指标的权重分配系数，满足：
(7)确定已选定分析评价指标权重；
(7.1)运用熵权法确定权重系数，首先建立判断矩阵；
假定边坡稳定状态分y级，每级被评价边坡的评价指标有n个，构建判断矩阵r，该判断矩阵是步骤6所确定的关联系数矩阵：
r＝(rij)y×n(i＝1,2,…,y；j＝1,2,…,n)(9)
(7.2)进行矩阵归一化，得到各评价指标的熵：
(7.3)各评价指标的权w按下式计算：
(8)建立边坡稳定分析的评价模型；
(9)根据边坡稳定分析的评价模型确定边坡稳定等级。
现以某电站高边坡安全评价体系建立为例，应用本发明提出的一种边坡稳定性分析方法来对该工程边坡稳定进行评价，结合图1，其具体步骤包括如下：
(1)以该案例边坡三角测点变形为事物，三角测点tp1、三角测点tp2、三角测点tp3为特征，各测点变形速率的规格化值为特征值，边坡1区12月底三角测点变形状态可用下式表示：
根据该电站边坡实际情况和水电边坡设计规范，将该高边坡基于变形速率的安全等级划分为4级，包括缓慢变形阶段、匀速变形阶段、加速变形阶段、临滑阶段，即n01，n02，n03，n04，分级标准为：
np＝{n01,n02,n03,n04}＝{<0.0,1.0>,<1.0,4.0>,<4.0,10>,<10,∞>}
(2)确定基于三角测点变形速率的评价体系；
根据上面给出的划分等级，可确定边坡三角测点变形速率的评价体系如下：
代入实际监测资料，根据上面确定的边坡稳定划分等级，得出边坡1区12月底各三角测点评价具体结果为：
(3)单指标关联度计算；
应用上面介绍的求关联函数的概念，计算待评对象n的第i个特征关于边坡等级四个级别的关联函数，如1区12月底三角测点变形速率对应的计算过程如下：
因为v1＝0.2359∈n01，而不属于n02，n03，n04区间，所以：
(4)同理可以求得其它关联度，结果如下：
(5)多指标综合关联度计算和综合评价；
依据介绍的求特征权重计算方法可以求出相应的权值，但此处由于1区的各三角测点的测值对评判1区边坡是否稳定具有同等重要的程度，所以可以分配相同的权系数进行计算，由权系数和上面计算的关联度，可以计算得出1区三角测点变形对边坡各等级的关联情况。
γ＝[-0.4731-0.7634-0.9408-0.9763]
由上式可知由三角测点变形得出的边坡稳定级别属于n01，也就是边坡处于缓慢变形阶段。
同理可以求出边坡其它时间段的稳定结果，各时刻的边坡安全等级如图2，由图可以看出这三个时刻的边坡都处于一级，即边坡处于缓慢变形阶段。
1.一种边坡稳定性分析方法，其特征在于，包括步骤：
(1)选定待评价的边坡系统；
(2)建立边坡稳定评价体系；
(3)确定边坡稳定分析的评价指标；
(4)对评价指标进行量纲处理；
(5)建立边坡稳定分析单个评价指标的关联模型；
(6)建立边坡稳定分析多个评价指标的关联模型；
(7)确定分析评价指标的权重；
(8)建立边坡稳定分析的评价模型；
(9)根据边坡稳定分析的评价模型确定边坡稳定等级。
2.根据权利要求1所述的边坡稳定性分析方法，其特征在于，所述步骤2中，边坡稳定评价体系s包括待评价的边坡n，边坡稳定分析的评价指标c，评价指标的具体数值v，如下式：
其中，k1、k2、…、kn是n个评价指标，v1、v2、…、vn是n个评价指标对应的具体数值。
3.根据权利要求1所述的边坡稳定性分析方法，其特征在于，所述步骤4中，指标无量纲化处理为：
其中，
4.根据权利要求1所述的边坡稳定性分析方法，其特征在于，所述步骤5中，将待评价的边坡n的第i个特征关于第j级别的关联函数记为：
rj(vi(t)),i＝1,2,…,n,j＝1,2,…,m
当vi(t)∈<a0ij,b0ij>时，关联函数为：
当
当vi(t)∈<a0ij,b0ij>且vi(t)＞(a0ij b0ij)/2时，关联函数为：
rj(vi(t))＝1
式中，vi表示级别i第j个指标规格化后的值域，<a0ij,b0ij>表示各单因素参量取值的变化范围。
5.根据权利要求1所述的边坡稳定性分析方法，其特征在于，所述步骤6中，待评价的边坡n关于级别j的关联度为：
其中，wi为第i个评价指标的权重分配系数。
6.根据权利要求1所述的边坡稳定性分析方法，其特征在于，所述步骤7中，
(7.1)假定边坡稳定状态分y级，每级被评价边坡的评价指标有n个，构建判断矩阵r：
r＝(rij)y×n(i＝1,2,…,y；j＝1,2,…,n)
(7.2)进行矩阵归一化，得到各评价指标的熵：
(7.3)各评价指标的权：
