崩塌地质灾害评判模型设计与应用——以辽宁省绥中县研究区为例

杨培奇

1．辽宁省化工地质勘查院，辽宁 锦州 121000

应用地质

崩塌地质灾害评判模型设计与应用
——以辽宁省绥中县研究区为例

杨培奇*1

1．辽宁省化工地质勘查院，辽宁 锦州 121000

通过以辽宁省绥中县为研究背景，以地形、地层岩性、结构面发育程度、降雨和人类活动为评价因子，应用黄金分割原理建立崩塌地质灾害评判模型。并应用该模型对绥中县崩塌地质灾害发育程度进行分区。通过该模型的应用能够更有效的对绥中地区崩塌地质灾害进行治理和防治。

崩塌地质灾害 黄金分割原理 评判模型

近年来，我国地质灾害频发，不仅制约了许多地区的经济发展，对人类的生命安全也造成了巨大的威胁【1】。地质灾害的产生和发展主要受地形地貌、地层岩性、结构面发育程度和诱发因素等条件的影响，而崩塌是众多地质灾害中较为普遍的一种。如果能够对某一地区崩塌易发级别和危险性进行判定，就可以对易发区进行防治，避免造成人员伤亡和财产损失。为了能更有针对性的对崩塌地质灾害进行防治，我们依据辽宁省绥中县为研究区域的情况建立评判模型，通过对影响因子的分析与统计，对研究区崩塌地质灾害易发程度进行确定。本文采用黄金分割原理来建立崩塌地质灾害评判模型。

1 研究区概况

绥中县行政区划隶属于辽宁省葫芦岛市，地处辽西低山丘陵的西端，地形特征表现为明显的阶梯状，西北高东南低，依次为低山丘陵至沿海平原。绥中县属温带亚湿润区季风型大陆性气候，年平均降雨量为652.5mm，年最大降雨量1087.6mm，最少降雨量295.2mm。绥中县矿产资源丰富，分布较为广泛，主要有：金、铅、锌、铜、硫、花岗岩等矿种，人类工程活动对环境影响较大。研究区地势起伏明显，降雨量受季节影响较大，人类活动较为强烈，研究区对于崩塌地质灾害的研究具有较强的代表性。

2 崩塌灾害评判模型的建立

2.1 评价要素的确定

为了能够对崩塌地质灾害进行分级划分，依据崩塌地质灾害发生的机理，结合研究区现状地质环境特征确定评判模型的评价因素。崩塌地质灾害产生的诱因主要有地质环境因素和成灾动力因素。前者主要包括：地形坡度、地层岩性、结构面裂隙、风化发育程度等【2】。后者主要是降雨和人类工程活动的影响。具体评价因素见表1。

表1 模型评价因素划分表Table 1 Evaluation factors of the model

2.2 评价因子分类

2.2.1 地形因子 依据地形条件将研究区地形因子分为斜坡坡度和地形两类。

(1)斜坡坡度 根据调查统计绥中县不稳定斜坡主要为岩质斜坡和土质斜坡，规模一般以中小型为主，易发崩塌地质灾害主要集中在25°以上的坡度，坡度越大发生崩塌地质灾害的几率越高。边坡坡度与崩塌发育情况见表2。

表2 边坡坡度与崩塌发育分级表Table 2 Slope collapse and development scale

(2)地形 具备发生崩塌地质灾害条件与地形有着一定的联系，根据绥中县的具体情况，可将绥中县地形分为3类：平原、丘陵、低山。主要的划分依据为当地高程，地势较高处，崩塌地质灾害发育可能性较大，平原地区崩塌地质灾害发育可能性较小，见表3。

表3 地形与崩塌发育分级表Table 3 Topography and collapse development scale

2.2.2 地层岩性因子 地层岩性也是影响崩塌地质灾害发育的重要因子，由于岩性的软硬程度不同，导致风化程度和节理裂隙的发育程度有所不同，坚硬或较坚硬的脆性岩石，在一定的坡度上易发生崩塌地质灾害，而较软的岩石，在边坡上发生崩塌地质灾害的几率较小。由此可见，崩塌地质灾害的发育程度与地层岩性有着密切的联系。依据绥中县地层岩性的特点可将其分为：坚硬块状岩组、坚硬层状碎屑岩岩组、松软柔性岩组，见表4。

2.2.3 结构面发育程度因子 结构面发育程度主要受节理裂隙发育和风化程度影响，节理裂隙的发育程度主要受节理倾角、间距、节理组数量和充填情况所影响【3】。依据绥中县调查的情况，可将结构面节理发育程度分为三个等级——Ⅰ级：节理发育，节理3组以上，不规则，以构造或风化型为主，多数间距小于0.4m ，部分有充填物；Ⅱ级：节理较发育，节理2～3组，较规则，多以构造型为主，多数间距大于0.4m，少有充填物；Ⅲ级：节理不发育，节理1～2组，规则，多为密闭节理。

表4 地层岩性与崩塌发育分级表Table 4 Formation lithology and collapse development scale

风化程度一般可分为三级——Ⅰ级：风化强烈、主要表现在岩体表面破碎严重，以岩屑堆积为主要存在形式；Ⅱ级：风化作用一般，岩体表面有轻微破碎，岩体裂缝断续发育；Ⅲ级：风化作用较轻，岩体一般比较完整，无破碎情况，无裂隙发育。显而易见，岩体风化严重区为崩塌地质灾害的发生提供了大量的物源，也成为崩塌极易发生区。

2.2.4 降雨因子 降雨为诱发崩塌地质灾害的主要影响因素，降雨强度、降雨时间和降雨量都与崩塌地质灾害的发生有着密切的关系【4】。在降雨条件下，降水沿岩体裂隙和空隙在短期内大量渗入岩土体内，使岩土失稳，引发崩塌地质灾害。根据降雨程度，将降雨因子划分为：降雨强烈、降雨一般、降雨较小三个等级。

2.2.5 人类活动因子 人类活动因子主要包括：建筑、开发、采矿等活动。这些生产活动对地标岩体结构造成不同程度的损毁和扰动。绥中县矿业活动较多，因此人类活动因子表现也较为明显。人类活动因子一般可分为二级——Ⅰ级：大规模开挖及爆破，影响面积大，破坏方式较多；Ⅱ级：较小规模的人工开挖或局部扰动。

2.3 评价因子赋值

通过对影响因子的分类和分析，可见影响崩塌地质灾害的因子有很多，所选取的因子都是具有代表性和普遍性的影响因子。但是不同的影响因子对崩塌灾害的影响程度是不同的，因此需要根据影响因子影响程度的权重对其进行赋值划分。黄金分割原理在人们分析问题的过程中应用较为广泛，对影响因子依据其影响程度的大小应用黄金分割比例进行赋值，所得出的结果能够较为精确。因此，本模型采用黄金分割原理对崩塌地质灾害的影响明显的因子进行赋值。但对于影响程度相近或无法确定其影响程度的因子采用平均赋值法。

本次研究将崩塌地质灾害影响因素分为三级，一级评价因素分为地质环境因素和成灾动力因素，我们用黄金分割法来对这两个因素进行赋值；对于二级影响因子如：地形、地层岩性和结构面发育程度等均与崩塌地质灾害的发育存在密切联系，我们采用平均赋值法进行赋值；对于三级影响因子我们采用黄金分割法进行赋值。

假定地质环境因素赋值为16，则按照黄金分割原理成灾动力因素赋值则为9.888，二级评价因子采用平均赋值法，三级评价因子则仍采用黄金分割原理赋值，各影响因子具体赋值，见表5。

表5 评价因子赋值表Table 5 The evaluation factor assignment table

2.4 崩塌地质灾害危险程度评判模型

崩塌地质灾害危险性划分主要是依据在各评价因子的作用下，引起崩塌的可能性大小。崩塌危险性评判模型定义为【5】：

2.5 崩塌危险度划分标准

依据评判模型的计算，可将绥中地区崩塌地质灾害危险度划分为三个等级：

(1)高易发区：经过计算崩塌危险度TD≥0.62。该区地形多为陡坡，结构面发育，岩体松散，在一定降雨和人类活动干扰条件下，极易发生崩塌地质灾害。

(2)较易发区：经过计算崩塌危险度0.37＜TD＜0.62。该区地形较陡，结构面较发育，岩体较松散，在一定降雨和人类活动干扰条件下，较易发生崩塌地质灾害。

(3)低易发区：经过计算崩塌危险度TD≤0.37。该区地形较为平缓，结构面节理不发育，风化程度轻，岩性多为柔性松软岩组，在降雨和人类干扰条件下发生崩塌地质灾害肯能性小。

3 模型应用

应用该模型，对绥中县崩塌地质灾害危险程度进行计算，并按危险度进行分区。经过对绥中县地形、地层岩性、结构面发育程度、降雨和人类工程活动的调查与分析，确定绥中县符合崩塌地质灾害发育条件的样点共计17处，对17处样点的评价因子和级别进行赋值，应用该模型进行计算，具体分区情况见表6。

表6 绥中地区崩塌危险度分区统计结果Table 6 The collapse risk zoning of statistical results in Suizhong area

4 结论

通过计算所得出的结论，可见绥中地区崩塌地质灾害发生危险度的整体情况，高易发区所占比重较大，应当对高易发区及时进行监测和防治，可以依据样点所在地实际情况选择针对性的防治措施和手段，从而最大限度的降低其危害性。该模型的建立和应用能够为崩塌地质灾害的治理和防治提供较为可靠的依据和保障。

1 刘会平，潘安定，王艳丽，骆丽芳.广东省地质灾害防治与对策[J].自然灾害学报，2004,13(2):101～105

2 辜寄蓉，范晓，彭东.九寨沟地质灾害预测的空间分析模型[J].中国地质，2002,29(1):109～112

3 乔兰，蔡美峰.新城金矿深部节理裂隙调查及岩体质量分级评价研究[J].中国矿业，2000,9(4):70～74

4 刘兴权、姜群鸥、站金艳.地质灾害预警预报模型设计与应用[J].工程地质学报，2008,16(3):342～347

5 胡存亮.山区公路崩塌地质灾害评判模型研究[J].交通标准化，2007,167(7):53～56

Abtract

This article based on Suizhong county, With topography, stratum lithology, development degree of structure surface, rainfall and human activity for evaluation factors, set up the geological hazards evaluate model with the golden principle. And using the model to analyse and divide the Suizhong county collapse geological hazards development degree. Through the application of the model can governance and control the collapse geological hazards in suizhong region more effectively.

DESIGN AND APPLICATION FOR THE COLLAPSE OF THE GEOLOGICAL HAZARDS EVALUATION MODEL

Yang peiqi
Liaoning chemical geology exploration institute, Liaoning Jinzhou 121000

The Collapse Geological Hazards; The Golden Principle; Evaluate Model

P694

A

1006-5296（2014）01-0043-05

* 第一作者简介：杨培奇（1982～），男，水工环专业，主要从事地质灾害治理及防治、土地整理等相关工作，工程师

2013-012-11；改回日期：2014-01-15