最新【精品】范文 參考文獻 專業論文多目標模糊決策理論在深基坑方案優化中的應用多目標模糊決策理論在深基坑方案優化中的應用 摘要：結合工程實例建立了深基坑支護系統優化設計層次結構模型，運用多目標模糊決策理論詳細論述了深基坑支護系統方案優選的方法和步驟。并從方案集中選擇出一個最優方案。該理論為施工決策者提供了一種科學有效的評判方法。 關鍵詞：多目標模糊決策；深基坑；方案優化 Application of fussy multi-objective decision to the project optimizing of Deep Excavation System Guo Ming, Miao Xuzhang (Institute of Geological survey,Yellow River Engineering Consulting Co.,Ltd, Luoyang 417002, China) Abstract: the model of analytical hierarchy process is built basing on engineering example and combined with the methods of fussy multi-objective decision making, how to select the best bracing and protecting system is discussed. The theory works for the policy makers to provide a scientific and effective evaluation method. Key words: fussy multi-objective decision; deep excavation system; project optimizing 中圖分類號:TV551.4文獻標識碼：A 文章編號： 1 前言 1970年，享有“動態規劃之父”盛譽的南加州大學教授R.E.Bellman與L.A.Zadel一起在多目標決策的基礎上，提出了模糊決策的基本模型1。在該模型中，凡決策者不能精確定義的參數、概念和事件等，都被處理成某種適當的模糊集合，蘊含著一系列具有不同置信水平的可能選擇。這種柔性的數據結構與靈活的選擇方式大大增強了模型的表現力和適應性，被以后的研究人員引為發展和推廣模糊決策的基礎。多目標決策問題中目標水平的表達方式可以是定量的，即數字的，也可以是定性的，即語言的；其數據結構可以是精確的，即剛性的，也可以是不精確的，即柔性的2。這種多元的數據結構可以很好的用來描述深基坑這樣的系統工程。 在深基坑工程中，為達到同一支護目的，可供選擇的方案有多種，在這些方案中，每種方案都有其各自的特點。如何選擇出一個方案在保證基坑和周邊環境安全的前提下，兼顧降低造價和縮短工期，是一個優化設計的問題，因此，深基坑支護方案的優選，是對多個方案從多個目標的評價和選擇，涉及的指標和考慮的因素很多，存在明顯的模糊性和不確定性。如何從幾個方案中選擇一個相對最優的作為施工方案，是巖土工程師的一項重要任務。 2 多目標模糊決策優選模型3 設深基坑支護體系有m個可行方案組成方案集，以n個目標對方案進行評價，則m個方案的n個指標的特征值矩陣為： （1） 式中，為方案目標的特征值。 越大越優目標對優的相對優屬度公式為（2） 越小越優目標相對優屬度公式為（3） 應用公式（2）、（3）可以將目標特征值矩陣 變換為對應的隸屬度矩陣 （4） 式中，為方案目標的相對優屬度。 根據相對優屬度定義，優、劣方案的目標相對優屬度向量分別為： 設方案目標具有不同的權重，則權重矩陣為： （5） 式中為方案目標的權重，對任意的方案應滿足： 由矩陣理論經計算整理得到模糊優選模型為： （6） 其中為第個方案對應的隸屬度。為權距離參數5，工程上一般取1或2。 則： 3 定性目標的統計量化方法 定性目標的量化，或者稱語言類指標的量化，普遍采用MacCrimmon提出的兩極比例法將定性目標轉化為定量目標。如圖1所示 當目標介于兩個等級之間時，其中間狀態按線性分布考慮3。 圖1 施工難易程度賦值標準 Fig.1evaluating standard of difficult or easy in construction 4 目標權重的確定 該方法將目標的重要性作成對比較，個目標成對比較的結果用判斷矩陣表示。通過專家對各目標進行兩兩比較，采用19比率標度法4，以表示對總體而言因素比的重要程度，見表1 表1 比率標度法 Table 1rating scale method 在實際問題中，由于決策問題的復雜性以及人們判斷的局限性，判斷矩陣與相比會有偏差，為避免使誤差過大，需檢驗判斷矩陣的一致性。 記 （7） 式中為矩陣的最大特征值，為矩陣階數。 一般地，當即認為判斷矩陣的一致性是可以接受的，否則必須重新構造判斷矩陣。二階判斷矩陣不需作一致性檢驗，因。當判斷矩陣的階數越大，矩陣一致性越難以滿足，此時可放寬對的要求：引入平均隨機一致性指標。是多次重復進行隨機判斷矩陣的特征值計算之后取算術平均數得到的。表2為116階矩陣的值。 由此可定義出更為合理的衡量一致性的指標，稱作一致性比率指標 （8） 當時，認為判斷矩陣的一致性是可接受的，否則應對作適當修正。 表2 平均隨機一致性指標取值 Table 2value of average probabilistic concordance index 5 工程實例 5.1 工程簡介 (1)概況 南寧市某商廈深基坑位于南寧市中心地帶，交通便利?；A設計埋深為10m，基坑大致成長方形，長約98m，寬約53m。 (2)工程地質條件 場地巖土層從上到下主要為第四系人工堆積形成的素填土，平均厚度0.47m，河流沖積形成的粘土，平均厚度1.86m，粉質粘土，平均厚度3.10m，粉土，平均厚度3.52m，圓礫（級配較好，厚度較大）以及第三系湖相沉積形成的風化粉砂質泥巖 (3)水文地質條件 場地有兩層地下水，分別屬于上層滯水和孔隙承壓水，其中上層滯水主要賦存于雜填土和淤泥質土中，接受大氣降水的地表水的滲透補給，水量小，水位及水量隨季節變化?？紫冻袎核饕x存于圓礫層的孔隙中，圓礫層的滲透系數K值為75.6m/d。 5.2 初步支護方案選擇 根據該工程的地理位置以及該地區施工深基坑的經驗，確定了以下幾個初步方案45。 1.防滲樁墻排樁支撐，定義為方案D1； 2.灌注樁旋噴樁降水，定義為方案D2； 3.地下連續墻，定義為方案D3； 4.雙排樁土釘降水，定義為方案D4； 5.3 方案細化 建立層次模型6如圖2，其中C1，C8為定量值，其它定性的按照五級評分法由專家分別給出各項的評價值。再將評價值對照圖1計算出相應的分數。規則是對工程越有利則分值越高。如降水的對周邊的影響 越小分數越高。各目標具體分數見表3。 圖2 層次模型圖 Fig.2layer diagrammatic diagram 由表4得到決策矩陣為： 以上除工期和綜合造價為越小越優外，其他元素均為越大越優。可分別根據公式（3）、（2）將決策矩陣變換為對應的隸屬度矩陣。 表3多目標模糊決策元素表 Table 3elements of fussy multi-objective decision 構造層次B1C的判斷矩陣并進行一致性檢驗，確定相對于經濟因素而言，各指標的重要性權重。 根據表1構造判斷矩陣如下： 計算B1的最大特征值和對應的特征向量 ， 二階正互反矩陣必滿足一致性，因此無需進行一致性檢驗，將歸一化，得到C1、C12相對于B1的重要性權重 構造判斷矩陣B2如下 計算得最大特征值和對應的特征向量 ， 計算CR0.0880.1，因此一致性檢驗結果表明判斷矩陣符合要求，權重向量是合理的，將歸一化，得到C3，C4，C5，C6，C7，C8，C9相對于B2的重要性權重: 同理構造 則， 構造則，一致性檢驗均滿足要求。 構造AB層次各指標的判斷矩陣 計算得：，CR0.0240.1，滿足一致性判斷，可進行歸一化計算得： 還需進行層次總排序的檢驗，總排序結果見表4 表4層次總排序結果 Table 4result of total sort to layer 進行層次總排序的一致性檢驗： CR0.0880.1，因此，層次總排序具有令人滿意的一致性，表中最下一欄即為各因素相對于最高優化目標的權重。 從而決策矩陣R的目標權向量為 取距離參數為p=1,根據公式（6）得各方案的隸屬度為： 根據隸屬度最大原則，本工程采用方案二，即灌注樁旋噴樁降水。該支護方案在實際施工中有效的保護了基坑的穩定，未出現任何失穩事故。并且施工成本也完全控制在預算之內。本實例證明由多目標模糊決策優選出的方案是合理的。 6 結論 使用多級模糊評判進行方案優選時，關鍵是建立指標體系分層遞階結構圖，對于不同的深基坑工程，有不同的指標體系。應充分考慮現實情況。比如，如果要求深基坑土程盡量降低成本，那么造價應被視為很重要的一項指標；如果工期緊張，那么工期也應視為重要指標等等。多目標模糊決策理論進行基坑支護方案優選，能準確全面地反映深基坑支護系統的特點以及決策者的要求，具有較強的實踐意義。 參考文獻： 1李登峰模糊多目標多人決策與對策國防工業出版社，2003 2Cynthia S. M. Use PERT as an approximation of fuzzy project-network analysisJ. IEEE Transactions on Engineering Management, 1993,40(2): 146-153. 3 彭祖贈,