基于模糊综合评判法的公路崩塌灾害危险性评价

丁旭升

摘要：公路崩塌灾害是众多因素综合作用的结果。本文根据公路崩塌灾害的致灾机理和主要影响因素，从区域地质构造、边坡特征和区域环境特征三个方面选择危险性评主控因子，并最终选取节理间距、边坡岩性、坡体结构、边坡高度、边坡坡度、降雨（24小时降雨量≥25mm的天数）、植被覆盖度和地震强烈度8个主控因子，由此建立了公路崩塌灾害危险性评价指标体系。基于模糊综合评判法，建立了公路崩塌灾害危险性评价模型。运用层次分析法确定评价指标体系各层指标权重值。以危险度指数为基础提出了评价标准。最后对两个公路项目实例进行实证研究。

关键词：模糊综合评判法；公路；崩塌；危险性；评价

Abstract:highway collapse hazard is the result of many factors. This paper, according to the cause of the disaster has collapse mechanism and the main influence factors, from regional geological structure, features and regional environmental characteristic slope three choices risk evaluation of master control factor, and eventually selected joints spacing, slope lithology, slope body structure, slope height, slope, rainfall (24 hours quartile rainfall 25 mm number of days), and the vegetation coverage and strong earthquake of eight main control factors, creating the highway collapse hazard evaluation index system. Based on the fuzzy comprehensive evaluation method, establishes a highway collapse hazard evaluation model. USES ahp evaluation index system of each attribute weights. Based on risk index proposed evaluation standard. The last two highway project example for empirical research.

Keywords: fuzzy comprehensive evaluation method; Highway; Collapse; Risk; evaluation

中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：

1、前言

我国公路建设成就辉煌，公路总量持续增长、路网结构进一步改善、公路技术等级和路面等级进一步提高。但同时，由于我国地域广阔，自然条件差异明显，各类自然灾害频发，使公路在建设和运营过程中遇到了一系列的灾害问题，其中，崩塌作为公路地质灾害主要类型之一，给国家和人民造成了巨大的损失。

以陕西省为例，2007年7月4日上午12时至7月5日晚11时，汉中市普遍降暴雨，暴雨导致国道108线的佛坪至洋县段塌方118处/102905.3m3，冲毁挡护墙44处/20768.55m3，直接经济损失1079.38多万元。2010年7月16至18日，安康市出现的持续强降雨过程，致使全市10县全面受灾，岩石坍塌854处/405463m3，直接经济损失达8.809亿元。

因此，开展公路崩塌类灾害风险评价研究工作对提高公路灾害管理和整治效率，最大限度地减少灾害损失具有重大的现实意义。

2、公路崩塌灾害危险性主控因子分析

2.1公路崩塌灾害概述

崩塌是指陡峻山坡上岩土体在重力和其他外力（地震、水、风、冰冻、植物等）共同作用下，发生的急剧的倾落运动。多发生在大于60°～70°的斜坡上。崩塌体与坡体的分离界面称为崩塌面，崩塌面往往就是倾角很大的界面，如节理、片理、劈理、层面、破碎带等。崩塌体的运动方式为倾倒、崩落。崩塌体碎块在运动过程中滚动或跳跃，最后在坡脚处形成堆积地貌——崩塌倒石锥。崩塌倒石锥结构松散、杂乱、无层理、多孔隙；由于崩塌所产生的气浪作用，使细小颗粒的运动距离更远一些，因而在水平方向上有一定的分选性。

崩塌灾害具有速度快（一般为5～200m/s）、规模差异大（小于1m3～100m3）及崩塌下落后，崩塌体各部分相对位置完全打乱，大小混杂，形成较大石块翻滚较远的石堆等特征。

2.2主控因子

公路崩塌灾害是众多因素综合作用的结果，影响其危险性因素涉及区域地质条件、地形地貌特征、气象水文条件、公路工程建设与运营以及人类活动等诸多方面。这些影响因素有宏观层面的，也有微观层面的；有自然的，也有人为的。在前人研究成果的基础上，依据分主次、分层次、共性与个性兼顾、简明实用、可操作性和针对性强等原则，按照崩塌类灾害的致灾机理和主要影响因素，从区域地质构造、边坡特征和区域环境特征三个方面选择危险性主控因子[1-3]。

区域地质构造方面

论文选择节理间距、边坡岩性和坡体结构三方面作为危险性评价主要因子。

（2）边坡特征方面

论文选择边坡高度和边坡坡度两方面作为危险性评价主要因子。

（3）区域环境特征方面

论文选择降雨（24小时降雨量≥25mm的天数）、植被覆盖度和地震强烈度三方面作为危险性评价主要因子。

3、评价方法

3.1模糊综合评判法

模糊综合评判（Fuzzy Comprehensive Evaluation）最早是由我国学者汪培庄提出的，它的实质就是应用模糊变换原理和最大隶属度原则，考虑被评价目标的主要因素或多个影响因素，对其所作出的综合评价。可分为单级模糊综合评判和多级模糊综合评判。

（1）基本理论

①单因素评判矩阵

假设有两个区域分别为：

因素集：，为评价因素或称为评价指标；

评语集：，为评语等级或类别。

对单个因素的评判，得到上的模糊集，所以从到的一个模糊映射 。根据模糊映射可以确定一个模糊关系矩阵称其为单因素评判矩阵。

②隶属度与隶属函数

一般。表示某个评价对象按第个评价指标衡量对第个评语等级的隶属度。

③综合评判结果集

即为综合评判结果集，为某个评价对象属于第个评语等级的隶属度，根据最大隶属度读取原则，可初步确定某个评判对象的归属。

⑤最大隶属度原则：其数学表达式为：设。若有，使则认为相对隶属于。

3.2权重确定

层次分析法(简称AHP法)是美国运筹学家萨蒂(T.L.Saaty)在20世纪70年代提出的一种多目标、多准则的决策分析方法，是一种定量分析与定性分析相结合的有效方法。

3.3评价标准

按照模糊综合评判模型，引入危险度指数Hi表征公路崩塌灾害危险性大小[4-5]。由评价模型可知，，按照危险度数指数大小将公路自然灾害危险性划分为极低危险度、低危险度、中等危险度、高危险度和极高危险度五个等级，相应的危险指数取值见表1。