公路工程地质灾害危险性评价

郑齐银

（山西省交通新技术发展有限公司，山西 太原 030012）

1 工程概况

某公路路线总长38.65km，路基宽度为26m，沿线有11座桥梁、42座涵洞、1座隧道，有高路堑、高路堤路段，工程种类多。路线途经地貌形态变化多样，成因复杂，地质构造体系发育，形式多样，地表水、地下水丰富，浸润地基岩土，影响路基、边坡稳定性，可以看出研究区域地质条件复杂。综合考虑路线各段的山脊走向和汇水斜坡分布情况以及建设项目对工程地质条件的要求，施工期间和建成后运营期间可能对地质条件的影响，项目建设过程中可能会引发的不同地质灾害，以及公路建设项目对工程周边环境影响等因素，确定了研究范围。

2 地质灾害危险性综合评价指标体系

通常采用模糊综合评价法和层次分析法分析公路沿线的地质灾害影响因素，对选定的因素指标进行赋值后，用公式计算得出公路地质灾害综合性分析评价结果[1-2]。文章选择气象水文特征、地形地貌特征、工程建设地质条件和人类活动影响等4个主要的影响因素作为评价内容，选取4个主要因素的指标作为指标层，结合研究区域的实际情况建立工程建设评价指标的体系图，如图1所示。

图1 公路工程建设的地质灾害危险性综合评价指标体系

影响或者诱发地质灾害的成因很多，包括水文气象、地形地貌、地质构造、人类活动及灾害状况等，通常用地质灾害危险性来反映该地区地质灾害危险性的相对程度[3-4]。通过分析已有地质资料，并进行现场踏勘，分析研究区域地质灾害的影响因素和成因类型，构建了公路工程建设的地质灾害危险性综合评价的指标体系，主要采用层次分析法来确定指标权重，进而构建综合评价模型。

2.1 评价因子的确定

文章选取水文气象、地形地貌、地质条件和人类活动影响作为首层因子，地下水特征、年平均降雨量、地形坡度、高差、岩土体结构、人类活动强烈程度作为次层因子，来评价公路沿线地质灾害大小。根据工程经验赋予描述因子相应的值。用危险性大、中、小3个等级评价地质灾害危险性，评价因子和评价标准如表1所示。表1中不同地质灾害的规模大小按照表2确定。

表1 （续）

表1 公路工程地质灾害的危险性评价的因子和标准

表2 地质灾害的规模等级划分表

2.2 隶属度和评价指标权重的确定

隶属度函数为：

式（1）中：ki(xi)为公路工程地质灾害危险性各评价因子的隶属度；ai为第i个地质灾害危险性评价因子对地质灾害规模等级的基值；xi为地质灾害评价因子的实际值。

根据式（1）可求得公路工程地质灾害危险性各评价因子的隶属度，进而确定各评价因子的隶属度矩阵R如下：

通过充分搜集研究区域相关资料，全面开展实地踏勘，深入分析外业和内业资料，结合工程实践经验，为网格单元的隶属度赋值0-1，以表示其影响程度大小，可得：

对比分析地质灾害的危险性程度划分对水文气象、地形地貌、工程地质条件、人类活动等4个影响因子的不同判断矩阵和计算结果，得出权向量A=（0.28,0.14,0.37,0.12,0.13,0.17）。一致性检验结果小于0.1。指标权重的计算结果如表3所示。

表3 公路地质灾害的危险性因素指标权重

2.3 模糊综合分析评判法的运用

通过权向量A与模糊关系矩阵R相乘可以得到评价单元所在的等级B，选取计算结果的最大值作为该网格单元地质灾害的危险性综合分析评价等级。

将表3中的权重代入式（3）可得：

按照最大隶属度原则，最大值为0.92，所在的地质灾害危险性为“中等”。由此得出，该评价网格单元地质灾害的危险性综合评价等级为“危险性中等”。

3 综合评价结果分析

利用MapGIS软件中的空间分析功能模块进行属性分析，全面考虑研究区域内的地质环境条件，确定评价区段的危险性量化指标，考虑评价区段潜在的地质灾害隐患点位的分布和危险性以及地质环境的差异[5]，按照研究区域“共性中存在差异”的划分原则，分析评价区域的地质灾害危险性[6]。该公路的地质灾害危险性划分为小（Ⅲ级）、中（Ⅱ级）、大（Ⅰ级）3个级别。经过计算统计，危险性大（Ⅰ级）的区域占53.2%，主要地质灾害为泥石流、崩塌、边坡不稳定等。每个地质灾害危险性等级所占的面积比例如图2所示。

图2 不同危险性等级区段占总长度面积比例

4 分区域研究与确定量化指标

在收集该公路建设用地特征、工程规模、结构材料的基础上，鉴于研究区域地质灾害发育、分布有特殊岩土体、不良地质作用等特征明显，结合工程经验，综合确定研究区域地质灾害危险性等级，进行分区研究。

（1）地质灾害的危险性大（Ⅰ级）区：地形起伏较大，地势陡峻、高差变化明显，切割密度、深度较大，地形条件较差的山区、沟谷或河谷侵蚀明显，坡陡谷深的狭长、较深的河谷、沟谷段；地质环境复杂、工程地质差，不良地质作用和现状地质灾害发育或较发育，拟建工程种类较多、工程规模较大、桥梁分布较多，切坡深度较大，工程建设对周边地形地质环境破坏大，可能会诱发危险性较大的地质灾害，防治难度和加固难度属于中等或以上。

（2）地质灾害的危险性中（Ⅱ级）区：地形波状起伏，多呈丘陵或缓斜坡状，以风化侵蚀作用为主，工程地质条件较差，地质环境条件属于中等复杂～复杂。存在不良地质，但现状地质灾害不发育或发育少，拟建工程结构种类较为单一，主要以路基工程为主，切坡深度属于中等，公路工程建设对地质环境破坏程度为较轻～较强烈，属于中等，可能诱发的地质灾害危害的危险性和规模也属于中等，防治难度和加固难度属于一般～中等。

（3）地质灾害的危险性小（Ⅲ级）区：以地形较为开阔、平坦，起伏不大的谷地或谷盆为主，工程地质环境条件属于中等复杂，地质环境条件属于一般～较差，不良地质作用影响工程建设，工程种类较为单一，主要是路基工程，切坡程度较小，公路工程建设对周边地形地质环境破坏和扰动较小，不易引发或诱发地质灾害，防治难度和加固难度小。

按照以上特征，将研究区域划分为：地质灾害危险性小（Ⅲ）的区段2段，危险性中等（Ⅱ）的区段2段（Ⅱ1、Ⅱ2），危险性大（Ⅰ）的区段2段。各区段的线路、位置、长度、里程桩号见表3。

表3 研究区域地质灾害的危险性分区详细特征表

5 结语

综上所述，本文对地质灾害的危险性进行了分区、分级，将某公路建设研究区域划分为3个级别和6个区段，其中，危险性小（Ⅲ区）2段，合计长14.2km，占线路总长的36.61%，适宜工程建设；危险性中等（Ⅱ区）2段，合计长11.5km，占线路总长29.81%，基本适宜工程建设；危险性大（Ⅰ区）2段，合计长13.0km，占线路总长33.58%，工程建设较为困难。地质灾害危险性大的区段（Ⅰ区）总体建设较为困难，建议采取避绕方式优化路线。