鐘珍瑜，李伍平

（廣州大學(xué) 土木工程學(xué)院，廣東 廣州 510006）

基于AHP法的斷層破碎帶各級(jí)影響區(qū)域的確定
——以廣州市斷層破碎帶對(duì)工程建設(shè)的影響分析為例

鐘珍瑜，李伍平

（廣州大學(xué) 土木工程學(xué)院，廣東 廣州 510006）

本文以廣州市斷層破碎帶為例，分析總結(jié)前人對(duì)斷層破碎帶的分類(lèi)，從工程建設(shè)角度出發(fā)，綜合考慮斷層破碎帶的規(guī)模及其活動(dòng)性，提出新的斷層破碎帶分類(lèi).采用層次分析（AHP）法，建立多層次目標(biāo)體系，從而確定不同類(lèi)型斷層破碎帶的影響度因子，進(jìn)而界定斷裂破碎帶周邊不同安全等級(jí)區(qū)域的邊界距離.為城市規(guī)劃、建設(shè)和防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù).

斷層破碎帶；層次分析法；相對(duì)重要性權(quán)重；各級(jí)影響區(qū)域

隨著城市建設(shè)步伐的加快以及對(duì)斷層危害性的認(rèn)識(shí)加深，斷層在城市建設(shè)過(guò)程中的影響已引起高度重視.過(guò)去的工程建設(shè)通?？梢酝ㄟ^(guò)工程地質(zhì)選址來(lái)回避斷層破碎帶.現(xiàn)在隨著城市人口密度的增加、城市用地日趨緊張，工程建設(shè)必然不同程度的臨近甚至跨越斷層.斷層引起的地質(zhì)災(zāi)害除了自身造成的破壞以外，還會(huì)因建筑和基礎(chǔ)設(shè)施工程損壞造成次生災(zāi)害，而這往往比其直接造成的損失更為嚴(yán)重.界定斷層的影響范圍，及其對(duì)工程建設(shè)的影響程度，對(duì)城市規(guī)劃、建設(shè)和防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義.

1 結(jié)合工程建設(shè)實(shí)際提出新的斷裂分類(lèi)方式

斷裂的分類(lèi)方法繁多，涉及到很多的因素問(wèn)題，如地質(zhì)背景、運(yùn)動(dòng)方式、力學(xué)機(jī)制和發(fā)現(xiàn)方式等因素.目前主要有以下幾種分類(lèi)方式.

斷層由巖體內(nèi)部產(chǎn)生的壓應(yīng)力、張應(yīng)力或扭應(yīng)力 (剪應(yīng)力)作用形成的，因此，按力學(xué)性質(zhì)可將斷層分為如下幾種：扭性斷層、壓扭性斷層、壓性斷層、張性斷層、直立斷層.

在斷裂探查中，對(duì)于一般斷層采用實(shí)地踏勘通過(guò)地表露頭推測(cè)的方法探查斷層破碎帶，對(duì)于隱伏斷層國(guó)內(nèi)外都是以人工地震方法為最主要手段，通過(guò)人工地震的反射波與入射波的波形圖變化來(lái)解譯出隱伏斷層的所在，所以按照發(fā)現(xiàn)方式不同分為：物探/鉆探推測(cè)隱伏斷裂、推測(cè)隱伏斷裂、實(shí)測(cè)正斷層、推測(cè)正斷層、實(shí)測(cè)逆斷層、推測(cè)逆斷層、平移斷層、實(shí)測(cè)性質(zhì)不明斷層、推測(cè)性質(zhì)不明斷層.

根據(jù)地質(zhì)地貌和構(gòu)造特點(diǎn)，從斷裂破碎帶遙感影像強(qiáng)度、條帶寬窄、延伸距離、構(gòu)造規(guī)模等因素來(lái)分類(lèi)可將斷裂規(guī)模分為三級(jí)：一級(jí)斷裂、二級(jí)斷裂跟三級(jí)斷裂.這種分類(lèi)方式綜合了不同規(guī)模以及不同發(fā)現(xiàn)方式的斷層對(duì)工程建設(shè)的影響程度，比較全面的考慮了斷層的影響，該分類(lèi)方式在考慮斷層對(duì)工程建設(shè)的影響時(shí)是比較詳盡的一種分類(lèi)方式.

2 采用AHP法斷層確定各級(jí)影響范圍

在工程建設(shè)過(guò)程當(dāng)中，我們對(duì)斷層破碎帶的處理一般是采用避讓法，即避開(kāi)斷層破碎帶的影響區(qū)域.但有些工程由于實(shí)際情況限制無(wú)法避讓?zhuān)@種情況一般采用地基處理方法來(lái)解決.基于以上原因，工程建設(shè)前如果能確定建設(shè)區(qū)域受斷層破碎帶的影響多大，則能在工程建設(shè)初期選擇合理的避讓距離或者選擇合理的地基處理方法.筆者以廣州市為例采用層次分析法（AHP）對(duì)斷層不同安全等級(jí)影響區(qū)域范圍進(jìn)行界定.據(jù)層次分析法，建立多層次目標(biāo)體系，將問(wèn)題條理化.然后進(jìn)行排序計(jì)算，為了將比較判斷定量化，層次分析法引入1—9比率標(biāo)度方法，并形成判斷矩陣，然后計(jì)算判斷矩陣的最大特征根及其對(duì)應(yīng)的特征向量，計(jì)算出某一層元素相對(duì)于上一層次某一個(gè)元素的相對(duì)重要性權(quán)值.在計(jì)算出某一層次相對(duì)于上一層次各個(gè)因素的單排序權(quán)值后，用上一層次因素本身的權(quán)值加權(quán)綜合，即可計(jì)算出某層因素相對(duì)于上一層整個(gè)層次的相對(duì)重要性權(quán)值，即層次總排序權(quán)值.

3 判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)

據(jù)檢驗(yàn)判斷矩陣一致性合理之后層次分析法有:元素Ci的相對(duì)重要性權(quán)重依下式計(jì)算：

4 以廣州市斷層破碎帶為例計(jì)算相對(duì)重要性權(quán)值

4.1 構(gòu)造判斷矩陣與一致性檢驗(yàn)

5 廣州市斷層破碎帶各級(jí)影響范圍確定

斷層破碎帶對(duì)工程建設(shè)的影響與離斷層的距離有關(guān)，所以按照與斷層的距離遠(yuǎn)近將斷層的影響區(qū)域劃分為四級(jí)，即影響劇烈區(qū)、影響較劇烈區(qū)、影響中等區(qū)與影響較小區(qū).斷層影響區(qū)以外的區(qū)域?yàn)榘踩珔^(qū)，要對(duì)各種不同類(lèi)型的斷層影響區(qū)進(jìn)行等級(jí)劃分，必需先確定其中一種類(lèi)型斷層的各個(gè)影響區(qū)的范圍.然后以該斷層的各級(jí)影響范圍作為標(biāo)準(zhǔn)，并假設(shè)各類(lèi)斷層的各級(jí)影響區(qū)域按照影響度因素比例呈線性變化規(guī)律.

假設(shè)已知X 1斷層相對(duì)重要性權(quán)重為β1，及其各級(jí)影響區(qū)域(單位：m)

(影響劇烈區(qū)；影響較劇烈區(qū)；影響中等區(qū)；影響較小區(qū)；無(wú)影響區(qū))=(0-a；a-b；b-c；c-d；大于d)

若X 2斷層相對(duì)重要性權(quán)重為β2，則X 2斷裂各級(jí)影響區(qū)域邊界距離D 2為：

D2=t×D 1

其中:D 1、D 2分別為X 1、X 2斷層各級(jí)影響區(qū)邊界距離；t=β2/β1；β1、β2為X 1、X 2斷層相對(duì)重要性權(quán)重；

通過(guò)以上計(jì)算即可以得出X 2斷裂各級(jí)影響區(qū)域的范圍為（單位m）：

X2斷裂各級(jí)影響區(qū)范圍=(0-at；at-BT；BT-c t；ct-dt；大于dt)

基于廣州市斷層破碎帶的基本情況、翻閱大量工程實(shí)踐資料.可以確定一級(jí)實(shí)測(cè)斷裂的各級(jí)影響區(qū)域的范圍為（單位m）：

(影響劇烈區(qū)；影響較劇烈區(qū)；影響中等區(qū)；影響較小區(qū)；無(wú)影響區(qū))=（0-50；50-100；100-500；500-2000；大于2000)

依據(jù)上法，則各斷層破碎帶各級(jí)影響區(qū)范圍如表1：

6 總結(jié)

表1 廣州市各類(lèi)斷層破碎帶各級(jí)影響區(qū)域范圍

文章結(jié)合廣州市工程建設(shè)實(shí)際情況綜合原有的斷層各種分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，提出新的斷層分類(lèi)方式.然后建立多層次目標(biāo)體系采用層次分析法（AHP）對(duì)廣州斷層不同安全等級(jí)影響區(qū)域范圍進(jìn)行界定，并得出廣州市各類(lèi)斷層破碎帶不同安全等級(jí)影響區(qū)域范圍，對(duì)實(shí)際工程建設(shè)與城市規(guī)劃具有重要的意義.

但是該方法確定斷層的影響范圍也存在一定的不足之處，比如：判斷矩陣的構(gòu)造受判斷人的主觀因素影響比較大，在指標(biāo)的兩兩比較的過(guò)程當(dāng)中要求研究人員有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際數(shù)據(jù)的支撐.在確定斷層各級(jí)影響范圍的過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)斷層緩沖距離的確定也受人為因素影響較大，這時(shí)就要求研究人員有較好的學(xué)科素養(yǎng)，并翻閱大量的工程資料以及結(jié)合當(dāng)?shù)財(cái)鄬拥幕顒?dòng)歷史來(lái)判定.

TU42

A

1673-260X（2010）03-0130-02

該論文研究受導(dǎo)師項(xiàng)目基金支持，項(xiàng)目為：廣州市城市地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目（一）：項(xiàng)目編號(hào)：PSP-GD-0206132-1；工作編號(hào)：121201051116-3