道路工程地质环境质量评价指标体系研究★

邓益平 王 哲 董宏戈

(1.四川省地质矿产勘查开发局九O九水文地质工程地质队，四川 绵阳 621000； 2.西南科技大学，四川 绵阳 621010)



道路工程地质环境质量评价指标体系研究★

邓益平1王 哲2*董宏戈1

(1.四川省地质矿产勘查开发局九O九水文地质工程地质队，四川 绵阳 621000； 2.西南科技大学，四川 绵阳 621010)

在阐述建立复杂地质条件区道路工程地质环境质量评价指标体系重要性的基础上，系统的说明了评价指标体系建立的原则和方法，并结合九环线映秀至日隆旅游公路沿线地质灾害分布与地质环境条件之间的关系，建立了复杂地质条件区道路工程地质环境质量评价的指标体系。最后，应用专家—层次分析法确定了评价指标的权重值。

道路工程，地质环境，质量，评价指标，层次分析法

0 引言

我国西部山区地形地质条件复杂，地质环境脆弱，地质灾害易发程度高，导致公路选线设计和工程建设带来极大困难，特别在“5·12汶川大地震”之后，在西南和西北部分地区，尤其给四川地区的道路的损毁所带来的影响是致命的，可见，加强对山区公路的地质环境质量评价是非常有必要的。为了保证复杂地质条件区道路工程地质环境质量评价的客观性，以及评价结果的可靠性和准确性，有必要构建复杂地质条件区道路工程地质环境质量评价指标体系，对于深刻分析地质环境与工程建设之间的关系是十分必要的。因此，本文将结合“九环线映秀至日隆(四姑娘山)旅游公路改建工程”项目，探讨复杂地质条件区道路工程地质环境质量评价指标体系的建立及各评价指标权重。

1 道路工程地质环境质量评价指标体系建立

1.1 评价指标体系的建立原则

复杂地质条件区道路工程地质环境质量评价指标体系建立时，应遵循客观性、主导性、独立性、简明性、可操作性、尺度性及定量与定性相结合的原则，结合九环线映秀至日隆(四姑娘山)旅游公路沿线地质环境条件与地质灾害发育分布特征，并考虑研究区高山区特殊的环境条件及资料的详细程度，通过咨询对该研究区较熟悉的专家来分析和筛选地质环境中的各种影响因素，进而确定能够反映道路工程地质环境质量的评价指标因子。

1.2 评价指标体系建立及方法

利用目标分析方法，按照系统分解和逐层控制的原则，将目标分解，直到子目标能够用定量或定性的独立指标来衡量为止，形成一个多层次分析的递阶结构模型[1，2]。因此，以道路工程地质环境质量为目标层，以基本因素、影响因素及历史灾害状况为类指标层，以能够用定量或定性反映类指标层的地层岩性、岩土体结构类型、地形坡度、断裂构造发育情况、降雨量、冻融作用、地震强度、植被覆盖率、历史灾害状况等作为基础指标层，建立多层递阶结构的复杂地质条件区道路工程地质环境质量评价指标体系(如图1所示)。

2 复杂地质条件下道路工程地质环境质量评价指标权重的确定

2.1 评价指标权重的计算模型选取

由于在地质环境评价中所选定的评价指标，既有定量因素，也有定性因素，各指标对地质环境影响的贡献程度不同，而权重是衡量各指标影响程度的数值，这就需要用精确的方法来描述模糊的概念。因此，为了增加赋值的科学性，降低主观性，层次分析法(AHP)被认为是一种较为理想的赋值途径[3]。采用AHP法确定因子的权重，每次只需专家对两个因子进行比较做出判断，提高了专家对因子重要性的把握程度，减小了专家评判的难度。而在构建判断矩阵时所采用“比例标度法”，又进一步使专家地质环境条件的判断得以量化体现。因此，对于道路工程地质环境质量性评价来说，采用AHP法是建立相应的结构模型和数学模型的有效方法。

2.2 AHP法确定评价指标权重

采用AHP法确定道路工程地质环境质量评价指标权重可按下面步骤进行。

1)建立递阶层次结构模型；2)构造判断矩阵，并进行层次单排序及一致性检验；3)层次总排序及一致性检验。

2.2.1 建立系统层次结构

对研究区内的地质环境质量评价就以地质环境质量为目标层，以基本因素、影响因素、灾害历史状况为类指标层，各影响因子为基础指标层，建立如图1所示的层次结构模型。

2.2.2 构造判断矩阵并进行层次单排序及一致性检验

咨询专家意见并按照1～9标度法[4]对各层中的因子对上一层次目标的相对重要性进行两两比较，构造一级及二级判断矩阵，并参照文献[4]进行层次单排序及一致性检验，其结果如表1～表3所示。

λmax=3.053 7；CI=0.268；RI=0.58；CR=0.046 3<0.10，满足一致性检验。

表1 一级判别矩阵(A-U)

表2 二级判别矩阵(U1-u)

λmax=5.213 7；CI=0.053 4；RI=1.12；CR=0.047 7<0.10，满足一致性检验。

表3 二级判别矩阵(U2-u)

λmax=3.018 3；CI=0.009 2；RI=0.58；CR=0.015 8<0.10，满足一致性检验。

由于参评要素U3中只包含地质灾害易发程度的一个评价指标，所以地质灾害易发程度u31的权重值是1，λmax=1.0，CI=0，RI=0，CR=0<0.1，显然满足一致性检验。

2.2.3 层次总排序及一致性检验

在层次单排序的基础上，根据文献[2]和文献[4]中阐述的相关公式进行从高层次到低层次逐层的总排序(A-u)，其计算结果见表4。

表4 层次组合总排序(A-u)

最后进行层次总排序一致性检验，根据文献[2]和文献[4]中层次总排序一致性检验公式可知：

(0.411 1，0.261 1，0.327 8)T=0.024 355。

(0.411 1，0.261 1，0.327 8)T=0.611 87。

则第3层对第1层的组合一致性比率CR(3)为：

通过层次总排序的结果可反映出各评价指标对地质环境质量贡献大小和相对重要程度。其中，灾害历史状况指标(u31)对复杂地质条件区道路工程地质环境质量的影响作用最为显著，其次为断裂构造发育情况(u14)，而断裂构造发育程度又影响到地震及岩土体结构等指标。

3 结语

1)本文在综合分析了九环线映秀至日隆(四姑娘山)旅游公路沿线地质环境条件与地质灾害发育分布特征的基础上，以道路工程地质环境质量为目标层，以基本因素、影响因素及历史灾害状况为类指标层，以地层岩性、岩土体结构类型、地形坡度、断裂构造发育情况、降雨量、冻融作用、地震强度、植被覆盖率、历史灾害状况等作为基础指标层，建立了复杂地质条件区道路工程地质环境质量评价指标体系，为开展复杂地质条件区道路工程地质环境质量评价奠定了基础。

2)采用专家—层次分析法构造评价指标判断矩阵，并对研究区内地质环境质量的影响因子进行层次总排序，其结果表明：灾害历史状况指标(u31)对地质环境质量的影响作用最为显著，权重值为0.327 8，其次为断裂构造发育情况(u14)，权重值为0.165 8，这样说明了复杂地质条件区内地质构造条件的复杂性，进而导致地质灾害发育及岩土体结构的不完整性，而地质灾害易发程度是其直接的表现形式之一。

[1] 李国和,王思敬,等.金沙江水电开发区域工程地质环境综合评价[J].地球科学—中国地质大学学报,2001,26(3):309-313.

[2] 赵焕臣,许树柏,和金生.层次分析法[M].北京:科学出版社,1986.

[3] 陆雍森.环境评价[M].第2版.上海:同济大学出版社,1999.

[4] 王 哲,李海峰.地质灾害易发性区划的评价指标体系研究[J].山西建筑,2015,41(23):39-41.

The research on system of evaluation index

about geological environmental quality of road engineering★

Deng Yiping1Wang Zhe2*Dong Hongge1

(1.SichuanBureauofGeologyandMineralResourcesof909GeologicalBrigade,Mianyang621000,China;

2.SouthwestUniversityofScienceandTechnology，Mianyang621010，China)

Abstrac： Based on expounding signification about establishing evaluation index of geological environmental quality of road engineering in complex geological environment， the text systematically expatiates principle of establishing system of evaluation index. Simultaneously, considering the relationship between the two distribution of geological hazards and conditions of geological environment on the Ying(xiu)-Ri(long) tourist road， system of evaluation index was established about geological environmental quality of road engineering in complex geological environment. Finally, the application of experts-analytic hierarchy process to determine evaluation index weights.

road engineering, geological environmental, quality, evaluation index, analytic hierarchy process

1009-6825(2016)27-0169-02

2016-07-14

邓益平(1981- )，男，工程硕士，工程师; 董宏戈(1981- )，男，工程师

王 哲(1979- )，男，博士，讲师

X822

A

★：科技部支撑计划项目“龙门山地震带小流域滑坡泥石流灾害监测预警技术研究与示范”(项目编号：2011BAK12B02)