基于事故树模型可能诱发凯余高速公路弃渣场失稳因素风险分析

2019-11-22邓淞尹

绿色科技 2019年16期

邓淞尹

摘要：针对位于弃渣场失稳现象时有发生，通过事故树模型的方法（Fault Tree Analysis，FTA），依托贵州省凯里一余庆高速公路弃渣场安全评估项目，对诱发弃渣场众多失稳的潜在原因进行了定性定量分析，计算得出了弃渣场失稳的发生概率，找到导致失稳主要原因，为预防弃渣场失稳，提出了相应的解决方法和工程措施。

关键词：弃渣场;风险分析;事故树模型;最小割集;结构重要度

中图分类号：U415.1 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）16-0234-03

1引言

伴随着中国高速公路的快速铺设，“五纵七横”总共12条国道主干线全部在13年建成，根據李小鹏在2019年全国交通运输会议上的讲话，表明我国将在2019年新增公路通车里程达到8.6万km，其中高速公路6000km，公路安全也受到进一步的重视，尤其其中弃渣场的安全也是评估公路安全重要部分。尤其在近年来，以四川为代表的地区，地震、洪水和山体滑坡频发，对弃渣场状态的考察和评估显得越发重要。一旦弃渣场失稳或滑坡，很容易对周围农户、来往车辆、公路本身造成巨大伤害。所以对诱发弃渣场的因素经行详细综合的分析，并找到相应的处理措施，对减少国家损失，保障人员安全具有积极影响。

事故树模型作为工程风险分析中关键有效的重要方法之一。通过事故树分析法对弃渣场的稳定性进行分析，找到破坏稳定状态的各个因素，总结其中规矩及特点，并对其造成的后果进行评判和分析，提出解决对策，为工程实际所应用。

该弃渣场位于凯里一余庆高速（后文简称凯余高速）公路两侧，该高速公路终点连接麻江，于南边连接丹寨，同时连接多条高速公路，如厦蓉高速、泸昆高速。渣场区域地层发育较齐全，海相地层的层序较连续，化石较丰富。地处海拔约400～850m左右，连接余庆及凯里的大小城市（图1、2）。

2事故树评估模型

2.1事故树基本组成

事故树模型包括三大部分：“树根”、“树梢”、“树枝权”，分别代表顶部节点——某个事故、底部节点——基本原因、中间节点——中间原因。而不同性质事故的因果关系采用不同的逻辑门表示（主要有或门和与门）。用符号相互连接之后，表述其因果关系制作而成事故树（图3）。

2.2事故树分析步骤

（1）了解系统。通过对事故的深入调查和分析，了解其分部到整体的各个情况，包括环境，技术，构成等。

（2）调查系统的各类事故——全面掌握系统事故的基础和依据。通过收集各阶段所发生的事故，也要讲同类系统发生的所有事故进行收集，确定事故类型。

（3）确定顶上事件。顶上事件一般是事故本身。

（4）调查与顶上事件有关的所有原因事件。

（5）绘制事故树。

2.3事故树定量与定性分析

2.3.1定性分析

定性分析中重点方法是采用最小割集或者最小径集。通过利用布尔运算法则，找到最小割集（或径集），从而分析出事故发生风险，和诱发的主要原因。最小割集为导致顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合，可通过布尔代数化简法求解。

2.3.2定量分析

定量分析通过数据来辨识系统的风险情况。测算出风险发生概率的同时找到导致事故发生的最主要原因。

3弃渣场失稳原因分析

我国是一个多山而地貌十分复杂的国家，75%左右的国土是山地或丘陵。且凯里一余庆高速公路正好处在江南台隆边缘断层带，同时夏季雨热，冬季常出现持续阴雨、低温雪凝和霜冻天气。由此可知，该段天气变化较大，地质条件复杂，更容易引起弃渣场失稳和滑坡。加之该路段辐射贵州为中心的总多城市，一旦高速中断将会造成严重的影响，不仅是财政损失，而且弃渣场失稳极易对公众生命造成威胁。

可能导致该段弃渣场失稳原因众多，一般可分为4种威胁：地质因素、设计因素、施工因素、管理因素。

3.1地质因素

地层岩性与地质构造：场区位于江南古陆西侧新生代坳陷区过渡地带，岩体受构造影响强烈，岩层扭曲严重，产状变化大，弃渣场位置综合产状106。∠12°。强风化岩体节理很发育，附近主要节理有210°∠70°、80°∠65°两组，节理间距80～160mm，闭合性差，多为泥质充填。

岩土结构如下。

（1）弃渣场区覆盖层。残坡积层（Qel+d1）含碎石粉质土：褐黄色，可塑状，碎石为强风化砂岩及泥岩，含量约占20%～40%，粒径5～10cm。物探揭露厚O～4.5m，场区大部均有分布。

（2）基岩。渣场区下伏基岩为志留系中上统（S2-3wn）翁项群泥岩，局部夹砂岩，按风化及岩体破碎程度分为强、中风化两层，现分述如下：①强风化泥岩：灰黄色，薄至中厚层状，节理很发育，岩体破碎，岩质软，附近工点钻探岩芯多呈碎块状，物探揭露厚6.0～7.0m;②中风化泥岩：灰绿、深灰色，薄至中厚层状，节理发育，岩质软，岩体较完整，附近工点钻探岩芯多呈柱状、少量碎块状及块状。

（3）堆积体构成。弃渣场填料以土体为主，含有大粒径的块石，根据现场踏勘分析，其中土体占整个填料80%左右，碎石占17%左右，其中碎石主要粒径为1.5～3cm，其余为块石，碎石成分主要为砂泥岩。

水文地质：前者是存储在松散土体，因量小危害较少;后者赋存于基岩裂隙中，地下水主要靠大气降水垂直补给，大气降雨时：一部分顺岩层层面、节理面向下渗透补给;一部分向地势低洼处的冲沟径流排泄，场区水文地质条件较简单。

通过对贵州多条高速公路的水文和降雨量分析，可知“大雨大冲，小雨小冲”，对弃渣场稳定性有一定的影响。

3.2设计因素

对于弃渣场选址，在设计时面临众多主观客观的困难。虽然原则上是就近选择弃渣处，对经济效益和施工都有利，但由于受到地质条件，水文，环境气候的先天诸多限制，那么就给设计留下较多限制，加之施工时较随意倾倒造成对本来的地质造成影响，因此选址是重中之重。

支挡防护设计，截排水设计，需要考虑众多因素如坡率、内聚力、坡高等，有些情况由于现场资料不能尽善尽美和实际情况和规范有一定差异而导致考虑不周。

3.3施工因素

弃渣场失稳与力学平衡具有直接关系，一般来说，若造成地基抗剪强度小于渣体时，如顶上堆积大量块石，不定期清理，可能会使得弃渣处整体失稳;若抗剪地基强度大于渣体时，如坡度较大，坡侧部分渣体滑动，塌落。

在施工时，植被恢复工程也在其中，通过种植植被，保持该渣体不发生严重的水土流失，但是在工程中，绿化恢复不好导致严重水土流失的情况在工程中时常发生。

3.4管理因素

监督管理的缺位，造成弃渣场在长期堆放过程中，表面的格构破损，没有及时修补恢复（图4）。

后期管理不足之处还在较多弃渣场坡顶的堆积一定量大块石，排水沟内的植被、松散堆积物，对局部破坏的水沟未进行修护，这些措施都有可能造成排水不畅，坡体失稳等灾害发生。