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Gold Science and Technology ›› 2018, Vol. 26 ›› Issue (6): 780-787.doi: 10.11872/j.issn.1005-2518.2018.12.780

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Stability Evaluation of Rock-soil Slope Based on D-S Evidence Theory and Normal Degree of Membership

Jinguo XU(),Xingguo DAI,Zezheng YAN   

  1. 1. School of Resources and Safety Engineering，Central South University，Changsha 410083，Hunan，China
  • Received:2017-07-15 Revised:2018-03-04 Online:2018-12-31 Published:2019-01-24

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PDF (PC)

524

Abstract:

In order to effectively solve the problems of vagueness and uncertainty，and the conflict between the evaluation indexes existing in the process of rock-soil stability evaluation，a new approach of comprehensive evaluation on rock-soil stability was proposed based on D-S theory of evidence.Firstly，the recognition framework was established，the evaluation indexes were selected，and the basic probability distribution of levels was determined by using the Gaussian membership function.Secondly，the index weight was determined based on the range of basic probability distribution and the mutual influence between indexes and grades.Finally，the stability of rock-soil slope was determined by using the combination rules of D-S evidence theory.Through comparison with the extension method in the basic probability distribution and relevancy of indexes，determination of weight and the revaluation result，D-S evidence theory was used in the workplace of a rare earth mine in Guangzhou.And the results show that the evaluation model of D-S evidence theory is more suitable and more practical，and with higher accuracy.

Key words: rock-soil slope, stability evaluation, D-S evidence theory, Gaussian membership function, distance between indexes

CLC Number: 

  • TU457

Table 1

Assessment criteria of slope stability level"

稳定性等级 接受准则
Ⅰ级 稳定，不需处理
Ⅱ级 较稳定，常规管理
Ⅲ级 基本稳定，监测施工
Ⅳ级 较不稳定，采取措施增强稳定性，并进行监测施工
Ⅴ级 不稳定，避免施工，并采取措施增强稳定性

Table 2

Assessment criteria for slope stability with single factor"

评价指标 各稳定性级别对应的指标值
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
内摩擦角/（°） 37～45 29～37 21～29 13～21 0～13
黏聚力/MPa 0.22～0.32 0.12～0.22 0.08～0.12 0.05～0.08 0～0.05
弹性模量/MPa 33～60 20～33 6～20 1.3～6 0～1.3
边坡高度/m 0～30 30～45 45～60 60～80 80～100
边坡角度/（°） 0～10 10～20 20～30 30～40 40～90
月累计降水量/mm 0～50 50～100 100～150 150～250 250～300
日最大降雨量/mm 0～20 20～40 40～60 60～100 100～150

Table 3

Measured value of slope index"

评价指标 数值 评价指标 数值
内摩擦角/（°） 28 边坡角度/（°） 65
黏聚力/MPa 0.032 月累计降水量/mm 209.7
弹性模量/MPa 40 日最大降雨量/mm 135.4
边坡高度/m 6

Table 4

Basic probability assignment of each index"

评价指标 各稳定性等级基本概率分配
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
内摩擦角 0.00 0.32 0.68 0.00 0.00
黏聚力 0.00 0.00 0.00 0.05 0.95
弹性模量 0.85 0.15 0.00 0.00 0.00
边坡高度 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00
边坡角度 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00
月累计降水量 0.00 0.00 0.00 0.97 0.03
日最大降雨量 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00

Table 5

Distance between the indexes"

评价指标 内摩擦角 黏聚力 弹性模量 边坡高度 边坡角度 月累计降水量 日最大降雨量
内摩擦角 0.0000 1.2101 1.1041 1.2506 1.2506 1.2305 1.2506
黏聚力 1.2101 0.0000 1.2847 1.3785 0.0744 1.3037 0.0744
弹性模量 1.1041 1.2847 0.0000 0.2080 1.3229 1.3039 1.3229
边坡高度 1.2506 1.3785 0.2080 0.0000 1.4142 1.3965 1.4142
边坡角度 1.2506 0.0744 1.3229 1.4142 0.0000 1.3780 0.0000
月累计降水量 1.2305 1.3424 1.3039 1.3965 1.3780 0.0000 1.3780
日最大降雨量 1.2506 0.0744 1.3229 1.4142 0.0000 1.3780 0.0000

Table 6

Weight of each index"

指标 权重 指标 权重
内摩擦角 0.1210 边坡角度 0.1688
黏聚力 0.1718 月累计降水量 0.1022
弹性模量 0.1403 日最大降雨量 0.1688
边坡高度 0.1271

Table 7

Evaluation results of rock-soil slope stability"

稳定等级 支持度 稳定等级 支持度
Ⅰ 0.0738 Ⅳ 0.0201
Ⅱ 0.0000 Ⅴ 0.9061
Ⅲ 0.0000

Table 8

Correlation degree of stability level of rock-soil slope evaluated by extension method"

稳定等级 关联度 稳定等级 关联度
Ⅰ -0.4581 Ⅳ -0.4626
Ⅱ -0.5817 Ⅴ -0.1037
Ⅲ -0.5488

Fig.1

Slope instability failure of rare earth mine"

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