边坡风险评价方法在黄沙溪工程中的应用

姜德义 廖昉 重庆大学资源及环境科学学院 400044

边坡风险评价方法在黄沙溪工程中的应用

姜德义 廖昉 重庆大学资源及环境科学学院 400044

本论文介绍了边坡风险评价的主要原理，包括边坡风险评价的定义、内容、过程及方法。最后详细介绍了道路边坡风险评价指标体系的选取原则和指标体系的具体内容等。本论文将风险评价原理应用于黄沙溪边坡工程，得出该工程的风险等级。

边坡；安全监测；风险评价；风险等级；治理方案

slope；risk assessment；risk rating；treatment scheme

引言

边坡失稳造成的滑坡、坍塌是十分严重的全球性自然灾害，也是仅次于地震的第二大地质灾害。它常常摧毁建筑，堵塞交通，造成人员伤亡，给生态环境工程和工程建设带来危害，造成巨大的经济损失。所以对边坡工程进行风险分析是十分重要的。边坡风险分析是对边坡工程中存在的各种风险进行风险识别、风险估计和风险评价，并在此基础上采用各种风险管理技术，做出风险处理和决策，对风险实施有效的控制和妥善处理所致损失的后果，期望以最小的成本获得最大的安全保障。风险分析目的是为决策者提出建议，据此权衡风险的大小。根据我国现有高陡边坡数目多，且多数边坡中存在安全度低、耐久性差、抗震性能弱等现象。因此，开展边坡工程的风险分析，对局部场地或区域进行边坡失事的风险评价，从而对各类边坡进行有效的风险管理，以减少边坡失事造成的生命及财产损失。以重庆黄沙溪边坡为工程背景，将风险将风险评价原理运用于此边坡，得出道路边坡风险等级。

1 边坡风险评价

1.1 边坡风险评价基本原理

定义边坡风险为边坡破坏产生不良后果的可能性，即边坡风险包括边坡发生破坏的可能性及其所产生的后果(损失)两方面。其风险可表示为:

一般来说，式(1)可进一步表示为:

式中:R(Risk)为边坡灾害的风险，指特定的边坡灾害现象可能造成的损失；P (Probability)为一定地区范围内某种潜在的边坡灾害现象在一定的时间内发生的概率，即边坡的危险性；C(Consequence)为边坡灾害所产生的后果(损失)。

可以看出，边坡灾害发生的概率(P)和边坡灾害所产生的后果(C)共同决定了边坡风险的大小，是控制边坡灾害风险(R)的基本条件。

1.2 风险评价的方法

一般按定性分析法有专家评议法、德尔斐（Delphi）法失效模式和后果分析法。按定量分析法有层次分析法、模糊数学综合评判法、蒙特卡洛数值模拟法。按定性定量方法有事故树法、指数矩阵法。

1.3 边坡灾害风险评价主要内容

①危险性分析—通过对历史边坡灾害活动程度以及对边坡灾害各种活动条件的综合分析，评价边坡灾害活动的危险程度，确定边坡灾害活动的密度、强度(规模)、发生概率(发展速率)以及可能造成的危害区的位置、范围。

②易损性分析—通过对评价区内各类受灾体数量、价值和对不同种类、不同强度边坡灾害的抗御能力进行综合分析，以及防治工程、减灾能力分析，综合两方面因素，评价承灾区易损性，确定可能遭受边坡灾害危害的人口、工程、财产以及国土资源的数量(或密度)及其破坏损失率。

③期望损失分析—在危险性分析和易损性分析的基础上，计算评价边坡灾害的期望损失(未来一定时期内边坡灾害可能造成的人口伤亡与经济损失的平均值、资源环境破坏程度)或损失极值(未来一定时期内可能造成的人口伤亡与经济损失的最高值)。

边坡风险评价的步骤一般有四步：风险识别、风险估计、风险评价和风险处理如图1所示。

图1 风险评价过程图

2 工程应用

2.1 边坡工程概况

黄沙溪立交工程16，19号挡墙位于主线道路K7+540～K7+820段，现地形左高右低，表土为稍密的填筑土及亚黏土，厚度0.3～17.4m，下伏基岩为侏罗系中统沙溪苗组砂岩和砂质泥岩，未发现不良地质现象，场地稳定，本段道路最大填方高度为30m左右。

2.2.黄沙溪边坡风险评价

2.2.1 稳定性评价

本文采用影响因素综合评判法对边坡稳定性进行评价。

众所周知，斜坡的稳定性是由多种因素共同决定的，但每一个因素在斜坡稳定性中所起的作用大小不同。斜坡的外形和结构是失稳的基础条件，而环境动力因素则是稳定性变化乃至失稳的诱发条件。因此，前者在斜坡稳定性中所占的分量要大于后者。根据大量的统计研究，斜坡的外形和结构特征与环境动力因素的权值分别取0.3和0.2。由于边坡经过治理，对边坡稳定性影响极大，所以在进行边坡稳定性评价时必须要考虑治理措施对边坡的影响。通过资料统计，边坡治理措施的权值可以取0. 5。因此，边坡稳定性的基本评价因素的权值分配如表3.1。

本次各影响因素对稳定性提供的影响效应共分为四级，分别赋予1～4四个数值，数值越大，对稳定越为有利，最后可得出各影响因素作用下的边坡稳定性评分结果，根据评分结果，按以下划分标准对稳定性进行分级，即:

另外，根据预测评分结果，还可对边坡失稳概率进行初步评价，公式如下:

式中:p为失稳概率；y为边坡稳定性评分值；Xmax为评价因素对稳定性影响效应赋的最大值，分值越大，对稳定性越有利。

16，19 号挡墙位于主线道路K7+540～K7+820段，该路段各因素（X1～X9）等级分别为3、4、4、4、2、3、3、3、4，最终评分结果为3.625，即在现阶段边坡是稳定性好，其失稳概率为9.375%。

2.2.2 易损性评价

16，19 号挡墙位于主线道路K7+540～K7+820段，根据前述分析，运用风险分析理论对调查区段内的公路边坡受灾承灾体类型、主要受灾体，主要受害方式以及受灾体可能的损毁程度进行了分析，具体结果见表3.2。

2.2.3 期望损失评价

灾害期望损失是基于灾害发生概率和不同破坏概率情况下计算得出的相当长时期内的评价损失值。其作用是为分析灾害的风险性大小，评价防治工程效益以及制定防治对策提供依据。本文在对城市道路边坡稳定性灾害危险性与易损性评价的基础上，利用前面计算的各种参数，采用下式求取。

为了便于分析对比，利用下式分段计算损失强度。

灾害损失值和灾害损失强度分别反映了评价段总体和单位长度段上的绝对损失程度。除了这两项指标外，还常用灾害损失率来反映灾害相当损失水平。

以上式中：Sq为期望损失；Ei为不同受灾体财产价值；P为灾害发生的概率；R为不同受灾体的破坏率；Ea为单位长度的期望损失值；L为受灾段段长；e为灾害损失率；E为受灾段资产总价值。

K7+540～K7+820里程段各受灾体价值如下：

房屋：单价3100元∕m2× 3348m2=1038万元

室内财产估价：600万元

土地、林木、经济作物估价：2万元

生命工程线估价：5万元

城市道路、桥梁估价：20万

车估价：7.5万（10min通过296辆小车、6辆大车，平均每辆15万元）

根据以上公式及计算分析，可对研究区段边坡的期望损失进行初步评价，其评价结构详见表3.3。

2.2.4 灾害风险分级

前述对边坡稳定性灾害危险性及易损性评价过程中，对灾害类型进行了预测，对灾害范围进行了评价，并对灾害发生概率进行了初步计算；同时，圈定了风险人口及风险财产分布，确定了不同承灾体的破坏概率。这可称之为风险识别。期望损失计算可以称之为风险估算。据此可进行风险分级分段并评价其灾情严重程度。

根据期望损失计算结果，将灾害损失率转换为风险指数(即将损失率的百分数值作为风险指数)，并以风险指数进行分级分段来评价灾害的风险性。分级标准见表3.4。

根据计算的灾害风险指数按表3.4分级标准，K7+540～K7+820里程段边坡具体风险情况如表3.5。

3 结论

本文通过对风险原理的介绍，并且将原理应用于黄沙溪工程，通过对边坡稳定性评价、易损性评价、期望损失评价，最后得出了黄沙溪工程的风险分级。结果表明，虽然黄沙溪工程存在风险，但仍处于稳定状态。同时，分级结果给黄沙溪工程的有效的风险管理和治理给予了明确的指导。

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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

国家创新研究群体基金（No. 50621403）；国家自然科学基金资助项目（No. 51074198）

姜德义，男，1962，教授。主要从事安全工程、采矿工程、岩土力学方面的研究。