姜德義 廖昉 重慶大學(xué)資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)院 400044

邊坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法在黃沙溪工程中的應(yīng)用

姜德義 廖昉 重慶大學(xué)資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)院 400044

本論文介紹了邊坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的主要原理，包括邊坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的定義、內(nèi)容、過程及方法。最后詳細(xì)介紹了道路邊坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的選取原則和指標(biāo)體系的具體內(nèi)容等。本論文將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)原理應(yīng)用于黃沙溪邊坡工程，得出該工程的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

邊坡；安全監(jiān)測(cè)；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；治理方案

slope；risk assessment；risk rating；treatment scheme

引言

邊坡失穩(wěn)造成的滑坡、坍塌是十分嚴(yán)重的全球性自然災(zāi)害，也是僅次于地震的第二大地質(zhì)災(zāi)害。它常常摧毀建筑，堵塞交通，造成人員傷亡，給生態(tài)環(huán)境工程和工程建設(shè)帶來危害，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。所以對(duì)邊坡工程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析是十分重要的。邊坡風(fēng)險(xiǎn)分析是對(duì)邊坡工程中存在的各種風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，并在此基礎(chǔ)上采用各種風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)，做出風(fēng)險(xiǎn)處理和決策，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)施有效的控制和妥善處理所致?lián)p失的后果，期望以最小的成本獲得最大的安全保障。風(fēng)險(xiǎn)分析目的是為決策者提出建議，據(jù)此權(quán)衡風(fēng)險(xiǎn)的大小。根據(jù)我國現(xiàn)有高陡邊坡數(shù)目多，且多數(shù)邊坡中存在安全度低、耐久性差、抗震性能弱等現(xiàn)象。因此，開展邊坡工程的風(fēng)險(xiǎn)分析，對(duì)局部場(chǎng)地或區(qū)域進(jìn)行邊坡失事的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，從而對(duì)各類邊坡進(jìn)行有效的風(fēng)險(xiǎn)管理，以減少邊坡失事造成的生命及財(cái)產(chǎn)損失。以重慶黃沙溪邊坡為工程背景，將風(fēng)險(xiǎn)將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)原理運(yùn)用于此邊坡，得出道路邊坡風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

1 邊坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

1.1 邊坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)基本原理

定義邊坡風(fēng)險(xiǎn)為邊坡破壞產(chǎn)生不良后果的可能性，即邊坡風(fēng)險(xiǎn)包括邊坡發(fā)生破壞的可能性及其所產(chǎn)生的后果(損失)兩方面。其風(fēng)險(xiǎn)可表示為:

一般來說，式(1)可進(jìn)一步表示為:

式中:R(Risk)為邊坡災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，指特定的邊坡災(zāi)害現(xiàn)象可能造成的損失；P (Probability)為一定地區(qū)范圍內(nèi)某種潛在的邊坡災(zāi)害現(xiàn)象在一定的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的概率，即邊坡的危險(xiǎn)性；C(Consequence)為邊坡災(zāi)害所產(chǎn)生的后果(損失)。

可以看出，邊坡災(zāi)害發(fā)生的概率(P)和邊坡災(zāi)害所產(chǎn)生的后果(C)共同決定了邊坡風(fēng)險(xiǎn)的大小，是控制邊坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)(R)的基本條件。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法

一般按定性分析法有專家評(píng)議法、德爾斐（Delphi）法失效模式和后果分析法。按定量分析法有層次分析法、模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)判法、蒙特卡洛數(shù)值模擬法。按定性定量方法有事故樹法、指數(shù)矩陣法。

1.3 邊坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)主要內(nèi)容

①危險(xiǎn)性分析—通過對(duì)歷史邊坡災(zāi)害活動(dòng)程度以及對(duì)邊坡災(zāi)害各種活動(dòng)條件的綜合分析，評(píng)價(jià)邊坡災(zāi)害活動(dòng)的危險(xiǎn)程度，確定邊坡災(zāi)害活動(dòng)的密度、強(qiáng)度(規(guī)模)、發(fā)生概率(發(fā)展速率)以及可能造成的危害區(qū)的位置、范圍。

②易損性分析—通過對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)各類受災(zāi)體數(shù)量、價(jià)值和對(duì)不同種類、不同強(qiáng)度邊坡災(zāi)害的抗御能力進(jìn)行綜合分析，以及防治工程、減災(zāi)能力分析，綜合兩方面因素，評(píng)價(jià)承災(zāi)區(qū)易損性，確定可能遭受邊坡災(zāi)害危害的人口、工程、財(cái)產(chǎn)以及國土資源的數(shù)量(或密度)及其破壞損失率。

③期望損失分析—在危險(xiǎn)性分析和易損性分析的基礎(chǔ)上，計(jì)算評(píng)價(jià)邊坡災(zāi)害的期望損失(未來一定時(shí)期內(nèi)邊坡災(zāi)害可能造成的人口傷亡與經(jīng)濟(jì)損失的平均值、資源環(huán)境破壞程度)或損失極值(未來一定時(shí)期內(nèi)可能造成的人口傷亡與經(jīng)濟(jì)損失的最高值)。

邊坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的步驟一般有四步：風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)處理如圖1所示。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程圖

2 工程應(yīng)用

2.1 邊坡工程概況

黃沙溪立交工程16，19號(hào)擋墻位于主線道路K7+540～K7+820段，現(xiàn)地形左高右低，表土為稍密的填筑土及亞黏土，厚度0.3～17.4m，下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪苗組砂巖和砂質(zhì)泥巖，未發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)現(xiàn)象，場(chǎng)地穩(wěn)定，本段道路最大填方高度為30m左右。

2.2.黃沙溪邊坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.2.1 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

本文采用影響因素綜合評(píng)判法對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

眾所周知，斜坡的穩(wěn)定性是由多種因素共同決定的，但每一個(gè)因素在斜坡穩(wěn)定性中所起的作用大小不同。斜坡的外形和結(jié)構(gòu)是失穩(wěn)的基礎(chǔ)條件，而環(huán)境動(dòng)力因素則是穩(wěn)定性變化乃至失穩(wěn)的誘發(fā)條件。因此，前者在斜坡穩(wěn)定性中所占的分量要大于后者。根據(jù)大量的統(tǒng)計(jì)研究，斜坡的外形和結(jié)構(gòu)特征與環(huán)境動(dòng)力因素的權(quán)值分別取0.3和0.2。由于邊坡經(jīng)過治理，對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響極大，所以在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)時(shí)必須要考慮治理措施對(duì)邊坡的影響。通過資料統(tǒng)計(jì)，邊坡治理措施的權(quán)值可以取0. 5。因此，邊坡穩(wěn)定性的基本評(píng)價(jià)因素的權(quán)值分配如表3.1。

本次各影響因素對(duì)穩(wěn)定性提供的影響效應(yīng)共分為四級(jí)，分別賦予1～4四個(gè)數(shù)值，數(shù)值越大，對(duì)穩(wěn)定越為有利，最后可得出各影響因素作用下的邊坡穩(wěn)定性評(píng)分結(jié)果，根據(jù)評(píng)分結(jié)果，按以下劃分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行分級(jí)，即:

另外，根據(jù)預(yù)測(cè)評(píng)分結(jié)果，還可對(duì)邊坡失穩(wěn)概率進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，公式如下:

式中:p為失穩(wěn)概率；y為邊坡穩(wěn)定性評(píng)分值；Xmax為評(píng)價(jià)因素對(duì)穩(wěn)定性影響效應(yīng)賦的最大值，分值越大，對(duì)穩(wěn)定性越有利。

16，19 號(hào)擋墻位于主線道路K7+540～K7+820段，該路段各因素（X1～X9）等級(jí)分別為3、4、4、4、2、3、3、3、4，最終評(píng)分結(jié)果為3.625，即在現(xiàn)階段邊坡是穩(wěn)定性好，其失穩(wěn)概率為9.375%。

2.2.2 易損性評(píng)價(jià)

16，19 號(hào)擋墻位于主線道路K7+540～K7+820段，根據(jù)前述分析，運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)分析理論對(duì)調(diào)查區(qū)段內(nèi)的公路邊坡受災(zāi)承災(zāi)體類型、主要受災(zāi)體，主要受害方式以及受災(zāi)體可能的損毀程度進(jìn)行了分析，具體結(jié)果見表3.2。

2.2.3 期望損失評(píng)價(jià)

災(zāi)害期望損失是基于災(zāi)害發(fā)生概率和不同破壞概率情況下計(jì)算得出的相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)的評(píng)價(jià)損失值。其作用是為分析災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)性大小，評(píng)價(jià)防治工程效益以及制定防治對(duì)策提供依據(jù)。本文在對(duì)城市道路邊坡穩(wěn)定性災(zāi)害危險(xiǎn)性與易損性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，利用前面計(jì)算的各種參數(shù)，采用下式求取。

為了便于分析對(duì)比，利用下式分段計(jì)算損失強(qiáng)度。

災(zāi)害損失值和災(zāi)害損失強(qiáng)度分別反映了評(píng)價(jià)段總體和單位長(zhǎng)度段上的絕對(duì)損失程度。除了這兩項(xiàng)指標(biāo)外，還常用災(zāi)害損失率來反映災(zāi)害相當(dāng)損失水平。

以上式中：Sq為期望損失；Ei為不同受災(zāi)體財(cái)產(chǎn)價(jià)值；P為災(zāi)害發(fā)生的概率；R為不同受災(zāi)體的破壞率；Ea為單位長(zhǎng)度的期望損失值；L為受災(zāi)段段長(zhǎng)；e為災(zāi)害損失率；E為受災(zāi)段資產(chǎn)總價(jià)值。

K7+540～K7+820里程段各受災(zāi)體價(jià)值如下：

房屋：?jiǎn)蝺r(jià)3100元∕m2× 3348m2=1038萬元

室內(nèi)財(cái)產(chǎn)估價(jià)：600萬元

土地、林木、經(jīng)濟(jì)作物估價(jià)：2萬元

生命工程線估價(jià)：5萬元

城市道路、橋梁估價(jià)：20萬

車估價(jià)：7.5萬（10min通過296輛小車、6輛大車，平均每輛15萬元）

根據(jù)以上公式及計(jì)算分析，可對(duì)研究區(qū)段邊坡的期望損失進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)詳見表3.3。

2.2.4 災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)

前述對(duì)邊坡穩(wěn)定性災(zāi)害危險(xiǎn)性及易損性評(píng)價(jià)過程中，對(duì)災(zāi)害類型進(jìn)行了預(yù)測(cè)，對(duì)災(zāi)害范圍進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并對(duì)災(zāi)害發(fā)生概率進(jìn)行了初步計(jì)算；同時(shí)，圈定了風(fēng)險(xiǎn)人口及風(fēng)險(xiǎn)財(cái)產(chǎn)分布，確定了不同承災(zāi)體的破壞概率。這可稱之為風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。期望損失計(jì)算可以稱之為風(fēng)險(xiǎn)估算。據(jù)此可進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)分段并評(píng)價(jià)其災(zāi)情嚴(yán)重程度。

根據(jù)期望損失計(jì)算結(jié)果，將災(zāi)害損失率轉(zhuǎn)換為風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(即將損失率的百分?jǐn)?shù)值作為風(fēng)險(xiǎn)指數(shù))，并以風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行分級(jí)分段來評(píng)價(jià)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)性。分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表3.4。

根據(jù)計(jì)算的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)按表3.4分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，K7+540～K7+820里程段邊坡具體風(fēng)險(xiǎn)情況如表3.5。

3 結(jié)論

本文通過對(duì)風(fēng)險(xiǎn)原理的介紹，并且將原理應(yīng)用于黃沙溪工程，通過對(duì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、易損性評(píng)價(jià)、期望損失評(píng)價(jià)，最后得出了黃沙溪工程的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)。結(jié)果表明，雖然黃沙溪工程存在風(fēng)險(xiǎn)，但仍處于穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)，分級(jí)結(jié)果給黃沙溪工程的有效的風(fēng)險(xiǎn)管理和治理給予了明確的指導(dǎo)。

[1]喻浪平.城市道路邊坡風(fēng)險(xiǎn)分析及評(píng)價(jià)[D].中南大學(xué).2007

[2] Wang sijing &Yu suolong. Engineering Geo1ogic Evaluation for Urban Construction in Dukou City[C]. Proceedings of InternationalSymposiumon Engineering Geologic Environment in Mountain Areas，Beijing，P3－16，1987

[3]康永紅，賀躍光.高等級(jí)公路邊坡變形監(jiān)測(cè)研究及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的開發(fā)[D].中南大學(xué). 2007

[4]賀躍光，張學(xué)莊，劉寶深.變形觀測(cè)與高精度測(cè)量機(jī)器人.中國錳業(yè).2003.2

[5]殷建華，丁曉利，楊育文.全球定位系統(tǒng)和常規(guī)儀器遠(yuǎn)距離邊坡監(jiān)測(cè)及預(yù)報(bào)系統(tǒng)的應(yīng)用.防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào).2003.

[6] Harden，J.&Viberg，J. Evaluation of Landslide Hazard.Landslides，Bonnard C.(ed.)，P1037-1056，1988

[7]張業(yè)成，張梁.論地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù).1996.7(3):1-6

[8]胡瑞林，等.京津塘地質(zhì)災(zāi)害模擬預(yù)測(cè)系統(tǒng)及其應(yīng)用前景[J].地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào). VoL.5，增刊，1994

[9]劉希林，等，中國山區(qū)溝谷泥石流危險(xiǎn)度的定量判定法[J].災(zāi)害學(xué).vol.8，No.1，1993

[10]汪敏，劉東燕.滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析研究[J].工程勘察. 2001, 第2期

[11]汪敏.滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)理論及在港渝地區(qū)應(yīng)用研究.博士學(xué)位論文.重慶:重慶大學(xué).2001

[12]趙其華.溝滑坡風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)田.山地學(xué)報(bào). 2002.20(5):611一615

[13]朱良峰，殷坤龍，張梁，等.GIS支持下的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào). 2002，54(5):42-45

[14]陳祖煜.土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析—原理·方法·程序[M].北京:中國水利水電出版社. 2003

[15] 麻榮永.土石壩風(fēng)險(xiǎn)分析方法及應(yīng)用[M]北京:科學(xué)出版社.2004

Application of Slope Engineering Risk Assessment Method to the Huangshaxi Engineering

Jiang Deyi，Liao Fang Chongqing University, College of Resources and Environmental Science,400044

In this paper，introduced the main principles on slope risk assessment, including the definition and content of slope risk assessment, the process and method of risk assessment, and detailed introduced selection principle of road slope risk assessment index system and concrete contents of index system, and so on. Based on slope engineering of Huangshaxi,. Through the analysis, we can judge the slope is stability or not. Then，through application of the risk assessment principles，do risk assessment for the slope, and get a risk classification for road slope.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.15.036

國家創(chuàng)新研究群體基金（No. 50621403）；國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（No. 51074198）

姜德義，男，1962，教授。主要從事安全工程、采礦工程、巖土力學(xué)方面的研究。