工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法研究

劉 洋

（遼寧職業(yè)學(xué)院，遼寧 鐵嶺 112000）

工程施工過(guò)程中，受設(shè)計(jì)因素，施工因素和地質(zhì)因素等影響，每個(gè)因素均會(huì)對(duì)工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)造成一定的影響。設(shè)計(jì)方案不當(dāng)或在施工中未嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)方案會(huì)導(dǎo)致施工工期延長(zhǎng)，工程質(zhì)量難以保證；施工因素會(huì)導(dǎo)致工程建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)偏差，較輕者延誤工期，較嚴(yán)重者出現(xiàn)施工事故，造成人員和財(cái)產(chǎn)損失；地質(zhì)因素也是影響工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的重要因素之一，除地質(zhì)自身結(jié)構(gòu)、巖土等客觀因素外，還有由于天氣或人為造成地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)工程造成一定程度的風(fēng)險(xiǎn)[1]。

由于地質(zhì)災(zāi)害具有不確定性，在評(píng)定工程風(fēng)險(xiǎn)時(shí)需要?jiǎng)討B(tài)評(píng)價(jià)，現(xiàn)有的研究中雖然有相關(guān)的研究，但是存在置信度較低的問(wèn)題。滑坡是水和松散土混合物或水體混合物在重力作用下沿著坡面、壓力向下流動(dòng)。滑坡的誘因通常是降水和地震，多發(fā)生在溝谷和山地河流地區(qū)，地震或降水后在溝谷、河流等特殊地形中導(dǎo)致下墊面失穩(wěn)、山地疏松，發(fā)生滑坡[2]。發(fā)生滑坡災(zāi)害時(shí)巖石、泥沙等雜物在短期內(nèi)順流而下，在溝谷或河流處堆積，對(duì)災(zāi)害發(fā)生所在地的人身財(cái)產(chǎn)、資源供應(yīng)、生態(tài)環(huán)境、道路和通信等基本條件造成嚴(yán)重的破壞。為此，本文以滑坡為例，研究工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法，致力于從根本上提高評(píng)價(jià)的置信度，為降低地鐵車(chē)站局部空間擁堵風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)提供依據(jù)。

1 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法

以河流、沖溝為主的地質(zhì)災(zāi)害呈較強(qiáng)的線(xiàn)性分布規(guī)律。崩塌災(zāi)害主要發(fā)生在河流和道路上，主要是由于巖石和山坡的崩塌。不穩(wěn)定的山坡分布在河流和道路上，主要是由于降雨和工程活動(dòng)造成地質(zhì)災(zāi)害。山谷海拔高，土壤易受風(fēng)力影響，主要是由于降雪和降雨造成地質(zhì)災(zāi)害。泥石流災(zāi)害通常沿山坡分布，因山坡植被稀少，主要由降雨和融雪造成。滑坡在河流、溝壑和道路兩側(cè)普遍存在，主要受降雨、融雪、河流侵蝕和泥石流的影響，且按照滑坡規(guī)模可以將滑坡分為：小型滑坡、中型滑坡、大型滑坡、特大型滑坡和巨型滑坡五類(lèi)，即使是小型滑坡，也會(huì)造成人員和財(cái)產(chǎn)損失。

為此本文研究的工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法，以滑坡為例，在時(shí)空評(píng)價(jià)原則的基礎(chǔ)上，構(gòu)建滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)系數(shù)，分級(jí)表現(xiàn)評(píng)價(jià)結(jié)果。針對(duì)工程滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法的具體研究?jī)?nèi)容，如下文所述。

1.1 時(shí)空評(píng)價(jià)的原則

在工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)過(guò)程中，考慮到風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)具備實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，本文在構(gòu)建工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系前，需要充分了解時(shí)空評(píng)價(jià)原則。本文以滑坡為研究對(duì)象，分析其時(shí)空分布原則，如表1所示。

表1 工程滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)空原則

根據(jù)表1可知，本文選取以上4個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)作為本次評(píng)價(jià)的核心指標(biāo)，并計(jì)算其指標(biāo)系數(shù)。

1.2 構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系

在充分了解地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空評(píng)價(jià)原則及指標(biāo)的基礎(chǔ)上，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的公式（1）。

其中，R指的是地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)；H指的是地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性；C=V×E指的是地質(zhì)災(zāi)害對(duì)工程造成的后果，其中，V指的是地質(zhì)災(zāi)害的易損性；E指的是地質(zhì)災(zāi)害的承災(zāi)體。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系如圖1所示。

圖1 工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系

圖1中包含的靜態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)，分別表示地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)性弱和活動(dòng)性較強(qiáng)的階段。活動(dòng)性弱的階段表現(xiàn)為幾乎沒(méi)有發(fā)生坡度和表面變形的變化，土壤結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)是完整的，工程地質(zhì)處于穩(wěn)定狀態(tài)；活動(dòng)性較強(qiáng)表現(xiàn)為土體結(jié)構(gòu)的傾斜，表面裂縫變形跡象增多甚至穿透，變形速度和加速度不斷增長(zhǎng)，工程地質(zhì)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

1.3 計(jì)算地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)系數(shù)

由于滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)，因此在圖1的工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)系數(shù)，得出風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)要素[3]。首先設(shè)地表侵蝕深度的計(jì)算表達(dá)式為h，可得公式（2）。

公式（2）中，h指的是地質(zhì)災(zāi)害地表侵蝕深度，單位為km；φ指的是地質(zhì)災(zāi)害泥沙修正系數(shù)；Qp指的是頻率為p的流量；α指的是地質(zhì)災(zāi)害泥石堵塞系數(shù)。通過(guò)公式（1）計(jì)算，h值越大證明平均深度空間分布越聚集；反之越分散。而后，設(shè)乘客的施工人員平均疏散速度的計(jì)算表達(dá)式為v，可得計(jì)算公式（3）。

公式（3）中，i指的是施工人員疏散時(shí)地質(zhì)災(zāi)害造成的空間擁堵系數(shù)，為實(shí)數(shù)；g指的是地質(zhì)災(zāi)害下施工人員的疏散速度。v值越大證明平均速度空間分布越緩慢；反之越迅速。針對(duì)工程變形速率的計(jì)算以時(shí)間跨度最小為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)工程變形平均速率計(jì)算表達(dá)式為j[4]，可得公式（4）。

公式（4）中，j指的是平均工程變形速率；β指的是阻力系數(shù)，為實(shí)數(shù)；指的是地質(zhì)災(zāi)害流面縱坡比，單位為。j值越大證明平均速率時(shí)間分布越聚集；反之越分散。最后，計(jì)算工程累計(jì)變形位移，該值可通過(guò)地質(zhì)災(zāi)害堆積區(qū)危險(xiǎn)區(qū)最大范圍體現(xiàn)，設(shè)其表達(dá)式為S[5]，可得公式（5）。

公式（5）中，S指的是地質(zhì)災(zāi)害堆積區(qū)危險(xiǎn)區(qū)最大范圍，單位為km2；B指的是地質(zhì)災(zāi)害最大堆積寬度，單位為km；R指的是地質(zhì)災(zāi)害堆積幅角，單位為°。S值越大，證明平均位移時(shí)間越長(zhǎng)；反之則越短。通過(guò)計(jì)算地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)系數(shù)，對(duì)計(jì)算得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊聚類(lèi)，用替代后的種群作為下一代進(jìn)化的種群，通過(guò)數(shù)次迭代，直到滿(mǎn)足終止條件時(shí)，輸出最終的聚類(lèi)結(jié)果，進(jìn)而獲取更為準(zhǔn)確的工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)相關(guān)本體類(lèi)。

1.4 工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果分級(jí)

根據(jù)計(jì)算得到的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)系數(shù)，采用動(dòng)態(tài)、不間斷評(píng)價(jià)的方式，得出地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)公式[6，7]。設(shè)程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)為N，則其歸一化處理的計(jì)算公式，如公式（6）所示。

公式（6）中，c指的是工程地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)重要度量值。通過(guò)公式（6），可以得出工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)分級(jí)結(jié)果，本文將工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果分級(jí)，包括極低、低、適中、高、極高五個(gè)等級(jí)，分別用a-e表示。在工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)等級(jí)極高的情況下，證明工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)已經(jīng)超出標(biāo)準(zhǔn)值，甚至達(dá)到頂點(diǎn)，需要立即執(zhí)行報(bào)警，施工時(shí)出現(xiàn)該信號(hào)應(yīng)及時(shí)疏散施工人員并設(shè)立相應(yīng)標(biāo)識(shí)，如禁止通行等標(biāo)志，運(yùn)營(yíng)期間出現(xiàn)該信號(hào)應(yīng)及時(shí)疏散適用人群并設(shè)立相應(yīng)標(biāo)識(shí)。以此為標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)在保證集體安全的情況下工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。通過(guò)以上研究，有理由相信在無(wú)特殊情況下基于本文研究的評(píng)價(jià)方法能夠獲得更加精細(xì)的工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果。至此，完成工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法研究。

2 實(shí)例分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

本次實(shí)例分析取某電力聯(lián)網(wǎng)工程施工中的某路段段進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)分析及應(yīng)用，該地區(qū)沿線(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害共550個(gè)，其中滑坡113個(gè)、崩塌16個(gè)、不穩(wěn)定斜坡52個(gè)、坡面泥石流240個(gè)、溝谷泥石流128個(gè)。首先使用本文研究的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法，評(píng)價(jià)該工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，通過(guò)Kerterly軟件測(cè)得評(píng)價(jià)置信度，記為實(shí)驗(yàn)組；而后使用文獻(xiàn)[3]的公路工程環(huán)境的巖土勘察與地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估技術(shù)，評(píng)價(jià)該工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，同樣通過(guò)Kerterly軟件測(cè)得評(píng)價(jià)置信度，記為對(duì)照組。本次實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容為測(cè)試兩種評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)置信度，評(píng)價(jià)置信度數(shù)值越高證明該評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)精度越高。通過(guò)20次對(duì)比實(shí)驗(yàn)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的評(píng)價(jià)置信度，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)設(shè)定，利用Kerterly軟件測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并繪制了兩種評(píng)價(jià)方法下工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)置信度曲線(xiàn)圖，如下圖2所示。

圖2 兩種評(píng)價(jià)方法下工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)置信度曲線(xiàn)圖

根據(jù)圖2可知，本文研究的工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法置信度明顯高于對(duì)照組，研究的評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)置信度最高可達(dá)98%相較于對(duì)照組具有明顯的優(yōu)勢(shì)。綜上所述，研究的評(píng)價(jià)方法對(duì)工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)的精準(zhǔn)度更高，評(píng)價(jià)更具有效性。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法研究，能夠取得一定的研究成果，解決傳統(tǒng)工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)中存在的問(wèn)題。由此可見(jiàn)，本文研究的方法是具有現(xiàn)實(shí)意義的，能夠幫助優(yōu)化現(xiàn)有的工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。在后期的發(fā)展中，應(yīng)加大本文研究方法在工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用力度。在日后的研究中，還需要進(jìn)一步對(duì)工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究，為提高工程地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)的精度與效率提供參考。