强震区公路次生地质灾害危险性综合评价

邹磊，王燕强，任洋，李天斌

（1.四川都汶公路有限责任公司，成都 610041；2.地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室（成都理工大学），成都 610059）

汶川大地震除对震区造成巨大的直接震害外，还诱发了大量的崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害，尤其是震区公路沿线次生地质灾害发育更为严重。汶川强震区公路次生地质灾害是在典型山区地质构造条件下强地震动力作用下形成。地震直接震害及诱发的次生地质灾害导致震区公路隧道桥梁、路基路面、防治结构等结构物不同程度的受损。据统计公路受损里程累计达34 125 k m［1]，强震区都汶公路破坏尤为严重，其中都汶二级公路及都江堰到映秀高速公路段震害及受次生灾害影响最为严重。据调查，沿线有80%的公路路基损毁，超过10 k m路段被崩塌的山体覆盖，超过50座桥梁受损，7座桥梁完全垮塌，中断交通［2]。而且在震后余震、降雨作用下又诱发了大量崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害，致使公路多次中断，严重威胁公路安全通行。较为典型的为2010年8月12日至14日暴雨诱发红椿沟泥石流，泥石流冲入岷江，迫使岷江水位迅速抬升，形成堰塞湖，淹没沿河村镇，约200余米公路段淹没于水下，震中生命线再次被中断［3]。所以在震后对强震区公路次生地质灾害进行危险性预测评价对及时预防次生地质灾害，确保公路安全正常通行是非常有必要的。

1 强震区公路次生地质灾害特征

强震区公路次生地质灾害特征主要指其形成、发育分布以及危害公路方式等，本文以强震区都汶公路为例论述其次生地质灾害特征。震后公路次生地质灾害形成因素主要受降雨和人类工程活动影响，崩塌、滑坡、坡面泥石流发育分布主要沿公路内侧斜坡，其中坡面泥石流沿公路临河沟谷发育。对公路危害最主要的是公路内侧斜坡次生地质灾害及泥石流沟的直接影响，其次为公路隔江对岸大型泥石流及崩滑灾害体对公路的次生影响。

强震区公路次生地质灾害沿公路发育具有范围广、数量多、潜伏性强等特点，结合山区沿河公路自身线性的特殊性，公路沿线即使很小的灾害体都可能造成巨大的损失。线性公路次生灾害体具有点、线两个层面的特征。

2 强震区公路次生地质灾害危险性预测方法

综合强震区公路次生地质灾害特征及山区沿河公路的特殊性，对强震区公路次生地质灾害危险性预测评价采取极具强震区公路次生地质灾害特色的综合预测评价方法，建立强震区公路次生地质灾害危险性综合预测评价体系。综合预测评价体系具有以下特点。

（1）综合预测评价数值方法采取模糊综合层次分析法

将层次分析法计算得到的权重向量引入到模糊综合评价中，建立公路次生地质灾害危险性预测评价的模糊综合层次预测评价模型。

（2）综合预测评价要突出点、线相结合的特点

针对震区公路次生地质灾害发育分布特征、对公路危害形式及震区公路桥、隧分布特点，对公路次生地质灾害危险性预测评价要突出公路“线性”和重要“点”相结合的特点。根据都汶震区沿河公路路线分布特点及受灾形式，其中“线性”主要指公路路基内侧斜坡次生地质灾害及对岸重大地质灾害，“点”主要指危害隧道洞口的重点次生地质灾害。

3 强震区典型公路次生地质灾害综合预测评价

3.1 综合预测评价单元划分

选取都汶公路中都江堰－映秀高速公路段和映秀－汶川二级公路段为强震区典型公路段进行次生地质灾害危险性预测评价。全线共划分为50个预测评价单元（表1），分为线性预测评价单元（公路路基桥梁段和洞身段）和点预测评价单元（洞口点）进行危险性预测评价。由于崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害对洞身隧道几乎无影响，因此隧道洞身段采取定性评估。

由于隧道洞口地质条件、应力分布等与公路路基内侧有所不同，进而隧道洞口处次生地质灾害的易发性及对公路隧道口的危害性均较大，而隧道洞身段则受次生地质灾害影响很小，所以把隧道口作为一个单独的评价单元进行预测评价。隧道口次生地质灾害多为单体灾害，可先运用单体次生地质灾害危险性预测评价模型，再对预测结果进行综合评价。

3.2 模糊综合层次分析法实施过程

模糊综合层次评价方法综合两种方法的优点，在地质灾害危险性预测评价中得到了广泛的应用，其一般实施过程如下：

（1）选取评价指标，建立评价指标体系。

（2）建立危险性因素集U＝｛u1，u2，u3，u4，…，um｝和风险评价集V＝｛v1，v2，v3，v4，…，vm｝。

（3）层次分析法计算评价指标权重集W。

（4）进行因素评判，建立模糊关系矩阵R，确定评价因素对泥石流地质灾害危害性指标的隶属度；评价等级的隶属度函数，选用在评价中被广泛应用的半梯形函数，各等级隶属度函数如下：

表1 都汶公路次生地质灾害危险性综合预测评价单元划分表

式中，μ为各评价因子的隶属度函数；x为评价因子的实际值；a1＝A1，a2＝（A1＋A2）／2，a3＝（A3＋A4）／2，a4＝（A4＋A5）／2，a5＝A5；A1，A2，A3，A4为评价因子对评价级别的基准界限值。

（5）进行模糊综合评判：对上述的模糊关系矩阵R，运用对泥石流地质灾害进行危险性预测评价，用最大隶属度法则判定评价单元次生地质灾害危险性等级。

3.3 点单元危险性预测评价

点评价单元次生地质灾害预测评价用单体次生地质灾害预测评价模型计算，都汶公路点评价单元主要指隧道口，共17个点单元。点评价单元预测评价主要针对单体次生地质灾害，如果在一个点单元内有多个单体次生地质灾害，则选取危险性等级最高的作为点评价单元的危险性级别。

崩塌、滑坡、泥石流单体次生地质灾害危险性预测评价因子及各个因子的权重见表2，其评价指标不同等级划分见表3。

点评价单元内没有次生地质灾害的表示危险性等级为无。点评价单元内次生地质灾害危险性预测评价基础数据及预测评价结果见表4。

3.4 线单元危险性预测评价

通过对沿线次生地质灾害分布发育特征、影响因素、危害公路方式分析研究，选取工程地质岩体组合、斜坡坡度、斜坡高度、历史灾害点密度、灾害体规模、河流作用、降雨、地震烈度8个因子对沿线线性评价单元进行危险性预测评价。

工程地质岩体组合是次生地质灾害类型、规模、发生方式最直接的体现，工程地质岩体组合包含了地层岩性、斜坡岩体结构；斜坡是否有有效的临空面是灾害能否发生的关键之一，临空面与斜坡坡度有

很大的关系；坡体应力会随着坡高的增加呈线性增大，同时增加边坡的侧向位移，降低边坡稳定性；对于线性公路工程单位长度内次生地质灾害数量（个／k m）直接反映了次生地质灾害的发育现状；次生地质灾害体规模是造成公路段损坏程度的重要因素，在评价单元内可能有很多小型灾害体，也可能只有一个大型、特大型灾害体，但是一个大型灾害体对公路的危害可能远远大于多个小的灾害体，所以评价因子不仅仅要考虑灾害体密度，还要综合考虑灾害体规模；河流与公路的作用方式有公路沿河、跨河、顺河（公路桥在河道中部顺河流向方向）、远离河道几种作用方式；降雨和地震是次生地质灾害形成的诱发因素。

表2 崩塌、滑坡、泥石流等单体次生地质灾害危险性预测评价指标及其权重

表3 都汶公路单体次生地质灾害危险性预测评价指标不同等级基准值划分表

表4 公路沿线点单元次生地质灾害危险性预测评价基础数据及判定结果

都汶公路线性单元评价指标不同危险性等级基准值划分见表5。运用模糊综合层次法计算判定都汶公路线性单元次生地质灾害危险性等级，各线性单元评价指标基础值及危险性预测评价结果见表6。

表5 线性单元次生地质灾害危险性评价基准值划分表

表6 都汶公路沿线线性单元次生地质灾害危险性预测评价指标基础值及预测结果

3.5 次生地质灾害综合预测评价

综合强震区都汶公路次生地质灾害点单元和线性单元危险性预测评价结果见表7，

都汶公路次生地质灾害危险性综合预测评价等级分类统计见表8，对各类危险等级等级进行分析说明。

表7 都汶公路次生地质灾害危险性综合预测评价结果

表8 都汶公路次生地质灾害危险性综合预测评价等级分类统计表

由评价结果可知：无危险性评价单元有17个，占总数的34%，路线长36.715 k m，占全线总长的45.52%；低危险等级评价单元只有一个，路线长1.5 k m；中危险性评价单元有5个。另外，点评价单元一个，为皂角湾隧道出口，线评价单元4个，分别为毛家湾隧道上游、罗圈湾下游段、苏村沟段、板子沟上游段。高危险性评价单元共27个，公路路线长33.14 k m。其中隧道口评价单元13个，路基桥梁评价单元14个。

4 结论

震区公路次生地质灾害危险性综合预测评价是基于公路线性预测评价与点预测评级综合一体的评价体系。把公路全长划分为31个线评价单元和18个点评价单元，线评价单元选取工程地质岩性组合、斜坡坡度、斜坡高度、历史灾害点密度、灾害体规模、河流作用、降雨、地震烈度等8个指标进行预测评价，点单元预测评价采用单体次生地质灾害预测评价体系。

都汶公路次生地质灾害危险性预测评价显示评价单元中无危险性单元和高危险性单元所占比例最大，无危险性评价单元主要为公路隧道段，而公路路基和桥梁段的次生地质灾害高危险性区段占的比例较大。说明目前都汶公路次生地质灾害危险性等级仍然较高，在未来降雨及其他外动力作用下次生地质灾害较容易发生，对公路的危害较大，需要加强治理。

［1]许强，裴向军，黄润秋，等.汶川地震大型滑坡研究［M].科学出版社，2009.

［2]刘天翔，杨雪莲，周永江，等.“5.12”汶川大地震诱发边坡地质灾害及其对公路基础设施影响的初步研究［J].西南公路，2008，（4）：192－199.

［3]庄建琦，崔鹏，葛永刚，等.“5.12”汶川地震崩塌滑坡危险性评价——以都汶公路沿线为例［J].岩石力学与工程学报，2010，（29）：3735－3742.

［4]吴亚子.山区公路地质灾害危险性评佑方法研究［D].成都：成都理工大学硕士学位论文，2005.