黄石市板岩山危岩体危险性评价研究及应用

李 亚 光

(武汉理工大学,湖北 武汉 430070)



黄石市板岩山危岩体危险性评价研究及应用

李 亚 光

(武汉理工大学,湖北 武汉 430070)

以黄石市板岩山典型危岩体为例，对危岩体危险评估进行了完整且系统的研究，从岩体环境条件、评价因素、发育特征、影响范围等方面，建立了危岩体危险性评估模型，综合评价了板岩山典型危岩体的危险性，旨在为该地域的灾害防治提供依据。

危岩体，危险性评价，层次分析法，评价因素

0 引言

板岩山典型危岩体位于湖北省黄石市区南部黄荆山岩溶山地东部附近。其周围有学校、大型冶钢厂、三座高压电塔，长期以来引发过不同程度的地质灾害，近年来危岩体出现新的裂缝，并且有岩体下错迹象，增加其发生崩塌灾害的可能性。

1 层次分析法基本原理

层次分析法(Analytical Hierarchy Process)，是由Thomas L. Saty教授首次提出并发展出来的，主要针对多评估标准的模糊复杂性，运用于多种系统领域。该方法的基本原理是挑选出与评价有关的元素并将其分解成目标、准则、指标等层次，再在该基础上进行相应的定性和定量分析，得出相应的评价结果。基本方法是对一个包括多种因素且无法完成准确量化的模糊系统进行评价时，通过分析因素间的联系，理清其组合形式及层次关系，根据相关系统中各种模糊因子对影响对象的评判来确定量化指标，最后通过判断矩阵逐项、逐层得出各因素的权重。

2 板岩山危岩体评价因子的选取

影响危岩体危险性的因素有很多，例如地形特征，地层岩性，软弱层特征，岩体裂隙特征、水文条件、植被覆盖率等等方面。

通过对研究区的工程地质调查研究，本次危岩体危险性评价指标的筛选遵循以下三点原则：普适性、主导性、可操作性。主要选取那些与危岩体危险性关联性紧密，有针对性的反映危险性大小的因素。通过对研究区的工程地质分析研究，作者确定了4个一级指标因素作为模糊综合评判法的指标，分别是地形地貌，危岩体结构特征，主要诱发因素和其他因素。再由4个一级指标细分出9个二级指标因素，详细的指标体系的层次模型图如图1所示。

将以上9个评价指标作为评判因素，建立板岩山危岩区危岩体危险度评价的影响因素集U，影响因素包含地形地貌，危岩体结构条件，主要诱发因素和其他因素4个子集，记为U={U1，U2，U3，U4}，即准则层。其中U1表示地形地貌，此基础上再细分为边坡坡度、岩层特性，记为U1={U11，U12}；U2表示危岩体结构特征，将其细分为规模体积、裂缝倾角、裂隙发育情况，记为U2={U21，U22，U23}；U3为主要诱发因素，可再细分为降雨量、煤矿开采情况，记为U3={U31，U32}；其他因素方面包括岩溶发育状况和地震烈度，记为U4={U41，U42}。上述二级指标即为子准则层。

现将评价因素按照危险性等级进行划分，采用“黄金分割原理”分为Ⅰ级，Ⅱ级，Ⅲ级，三个不同等级根据危险性大小其作用指数分别为1，0.618，0.382。各评价因素的等级划分及其评判标准见表1。

表1 评价因素的等级划分

3 判别矩阵和权重确立

表2 标度含义

参照上节中的层次模型结构，首先需对各阶层影响因子进行权重计算。为了使评价因子形成两两比较，采用1～9标度值来表示不同影响因素之间的强弱程度关系，见表2。从第一准则层U建立判别矩阵开始，采用标度法根据该层各因子对目标层的影响程度来比较排序，并且赋以对应分值，构建判别矩阵如下：

依据层次分析计算公式，对于判别矩阵U的数据，首先计算出最大特征根λmax=(4.333×0.232)+(5.5×0.189)+(2.033×0.489)+(11×0.090)=4.028，以及归一化处理得到的特征向量W=(0.232，0.189，0.489，0.090)T。一致性检验：CI=(λmax-n)/(n-1)=(4.028-4)/(4-1)=0.009(n为选择准则的个数)，计算一致性比率得CR=CI/RI=0.009/0.90=0.01< 0.1(其中，RI表示随机一致性指标值)。所以该准则层模型权重的选取具有相当的一致性。再按照相同的方法步骤，对第二阶层因素进行赋值计算，第二阶层所属子准则层判别矩阵如下：

综上，各阶层计算所得权重，并做归一化处理以后，所得结果汇总见表3。

表3 评价因素权重

4 板岩山危岩体危险性评价模型的建立

为了对危岩体危险性进行科学评价，并且参考国土资源部颁发的《建设用地地质灾害危险性评估技术要求》中的规定，本次拟将危岩体危险性等级划分为Ⅰ级,Ⅱ级,Ⅲ级三个等级，如表4所示。

表4 危险性等级划分

在得到危岩体评价因素的权重指标的基础上，建立危险性评价模型。危岩体危险性评价模型计算公式为：

其中,DL为危岩体危险性等级；wi为评价因子的权向量；Ii为判别因子的作用指数。

5 危险性评价结果及结论

根据地质勘查结果，黄石市板岩山典型危岩体评价数据见表5。

表5 危岩体评价数据

结合评价模型和公式，计算得到典型危岩体ⅠW，ⅡW，ⅢW，ⅣW的危险指数分别为0.54，0.62，0.87，0.45，危险性等级分别为Ⅱ级，Ⅲ级，Ⅰ级，Ⅱ级，结果与资料文献相吻合。通过分析板岩山危岩体危险性评价结果，发现层次分析法不仅能结合定性和定量两个类型指标进行综合判定分析，还克服了评价因素的主观性，得到相对可靠的评价结果。

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On danger evaluation of dangerous rockmass on Banyan Mountain of Huangshi City and its application

Li Yaguang

(WuhanUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430070,China)

In this paper, the typical dangerous rockmass in Banyan Mountain, Huangshi City as an example, had a complete and systematic study to the rockmass risk assessment. Through the analysis of dangerous rockmass environmental conditions, the evaluation factors, development characteristics, influence scope, a new complete dangerous rockmass risk assessment system of quantitative analysis has been built. The risk comprehensive evaluation of typical dangerous rockmass can provide a basis for the regional disaster prevention and control.

dangerous rockmass, risk assessment, analysis hierarchy process， evaluation factors

1009-6825(2016)10-0073-02

2016-01-25

李亚光(1990- )，男，在读硕士

TU452

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