一种路堑边坡模糊层次风险评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于工程地质技术领域，具体设及一种路壁边坡模糊层次风险评估方法。
【背景技术】
[0002] 随着高速公路通车里程不断增加和运营时间的延长，边坡的运营安全问题日益突 出。路壁边坡病害已经成为高速公路建设亟待解决的工程问题，据初步统计，伴随公路工程 建设的逐年推进，我国公路边坡W累计长度每年2000~5000公里的速度递增。路壁边坡 因其具有体积规模巨大、地质条件复杂、构造发育破碎、水系丰富多变、环境状况恶劣、影响 因素众多等特点而导向相当程度的复杂性，往往难W为边坡工程建设人员所认识，在信息 不充分的条件下，对路壁边坡采取的工程措施不得力，最终造成边坡变形失稳产生滑坡，继 而演变形成的滑坡体便继承路壁边坡的内禀复杂性，进一步增加了工程治理的难度。
[0003] 需要对路壁边坡风险进行评估W便界定风险大小及危险程度，并将其用于指导经 济合理的工程措施。路壁边坡风险评估在公路的建设和长期安全运营期起着相当重要的作 用。
[0004]国内外运用模糊综合理论及层次分析法针对某个或某类边坡建立评价指标体系 进行风险评估的工作已经有所开展，但评价对象为路壁边坡，同时所构建的指标体系，指 标特征状态，风险评语集等评估内容及计算算法能被业界普遍接受的评估系统模型尚未形 成。
[0005] 同时，影响路壁风险大小的因素繁多且评估过程复杂，步骤较多，算法不一，使得 对路壁边坡风险评估步骤及评估过程进行算法优化设计，从而提高效率的研究工作显得尤 为重要。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明提供一套系统合理具有较高可行性并能够被专业领域所认可的 方法体系，实现对路壁边坡进行有效的风险值计算及评价，指导工程措施的决策过程。
[0007] 本发明采用W下技术方案实现；一种路壁边坡模糊层次风险评估方法，其特征 在于，包括W下步骤：步骤S1 ;确定评价对象；步骤S2 ;建立评价模型指标体系，所述评价 模型指标体系包括一级指标及从属于各一级指标类别的二级子指标，令一级指标为；U= (Ul,U2,叫，U4,Us)，令从属于第i个一级指标的二级指标为护=(U。，Ui2,Ui4)…（i= 1~5);步骤S3 ;将路壁边坡模糊层次风险评估安全评语集为；V= (Vi，V2,V3,V4)=(安 全，基本安全，欠安全，不安全）；步骤S4;计算权重向量，令一级指标权重向量为W= (Wi,W2,W3,W4,W5)，令从属于第i个一级指标的二级指标权重向量为；胖1= (Wu, Wu,Wi4)… 。二1~。；步骤S5 :，令巧对应的隶属度评价矩阵r(4X4)为：
步骤S6 ;第i个一级指标在安全评语集下隶属度计算结果为；Ri=巧11，而2,Ru，Rm)…a=1~5)，由第i个一级指标对应二级子指标权重向量r与隶属度评价矩阵r(4X4)的 矩阵运算得Ri:
步骤S7 ;模糊综合所有一级指 标计算得出评价对象在安全评语集下的隶属度大小分布，令最终计算结果隶属度为：N = 〇11，]12，113，114)，由一级指标权重向量1=(*。'\￥2，'\￥3，'\￥4，'\￥5)与各单因素评价结果隶属度矩阵 R经矩阵运算计算得M:
:步骤S8 ;若最终隶 属度向量中n,数值最大，即判断对应路壁边坡在评价模型建立期间的风险描述状态为基本 安全；由n3+ri4隶属度之和确定该路壁边坡处于不理想状态下的概率范围，将其作为工程措 施决策的度量依据，所述不理想状态为欠安全及不安全状态。
[0008] 在本发明一实施例中，所述一级指标包括地形条件、地质条件、环境条件、应力调 整及变形控制；从属于地形条件的二级子指标包括开挖高度、开挖宽度、开挖坡度、及后山 形态；从属于地质条件的二级子指标包括岩性条件、风化分带、节理裂缝及构造断裂；从属 于环境条件的二级子指标包括降雨条件、坡表径流、渗流条件及植被覆盖；从属于应力调整 条件的二级子指标包括开挖松弛、周边震动、错固效应及抗滑作用；从属于变形控制的二级 子指标包括既有滑体、牵引滑动、局部变形及整体滑动。
[0009] 在本发明一实施例中，所述开挖高度表示边坡总高及滑坡各变形块体的相对高 度；所述开挖宽度表示开挖揭示边坡与滑坡体宽度及其立面过渡形态；所述开挖坡度表示 开挖揭示边坡总体坡度、过渡特征及台阶分布形态；所述后山形态表示开挖揭示边坡坡顶 W上至自然山坡坡顶高差范围内的自然山坡地形地貌特征；所述岩性条件表示场区岩±体 种类、成因及其物理力学性质；所述风化风带表示场区岩±体风化分带层序与厚度及边坡 坡体结构；所述节理裂缝表示场区岩体结构面与坡表裂缝的分布、产状、特性及其组合关 系；所述构造断裂表示權皱、断层及其他地质构造作用对边坡的影响及重力地质作用；所 述降雨条件表示场区降雨周期、降雨强度及其与滑坡治理过程和公路正常运营之间的时间 对应关系；所述坡表径流表示边坡坡表水的流动路径与排水组织状况；所述渗流条件表示 场区地下水高度及其浮动状态、地下水渗流特征及补给排泄通道；所述植被覆盖表示边坡 植被覆盖特征、固上效应、抗风化效应、抗入渗效应、抗冲刷能力；所述开挖松弛表示路壁挖 方位置、开挖方量、开挖速率及其诱发的岩±体卸荷松弛效应，及其伴生的边坡塑性变形破 坏、W及塑性区分布特征和剪切带形成过程；所述周边震动表示周边场区爆破震动、工程振 动及交通荷载对边坡的扰动；所述错固效应表示是否采用错固工程调整边坡应力状态，W 及采用错固结构类型，并实施不同强度的错固措施改善边坡应力场的综合错固效应；所述 抗滑作用表示是否采用抗滑工程提供抗滑反力，W及采用支挡结构类型，并实施不同强度 的抗滑措施改善边坡应力场的综合抗滑作用；既有滑体表示对边坡已有滑坡体破坏范围的 变形控制措施及其控制效果；所述牵引滑体表示边坡已有滑坡体往上部牵引变形的可能、 牵引变形的控制措施及其控制效果；所述局部变形表示边坡产生局部巧塌、坡表流石流泥、 局部模形体破坏的可能及其工程控制措施与效果；所述整体滑动表示边坡连带既有滑体与 牵引滑体发生整体式滑动的趋势、整体式滑动的控制措施及其控制效果。
[0010] 在本发明一实施例中，开挖高度的评价指标安全、基本安全、欠安全、不安全分别 与开挖高度<30m、开挖高度在30~50m间、开挖高度在50~65m间、开挖高度大于65m 一一对应；开挖宽度的评价指标安全、基本安全、欠安全、不安全分别与开挖宽度<1. 2甜、 开挖宽度在1. 2甜~1.甜间、开挖宽度在1.甜~1. 75H、开挖宽度大于1. 7甜一一对应，其 中H为坡高；开挖坡度评价指标安全、基本安全、欠安全、不安全分别与开挖坡度<35°、开 挖坡度在35。~45。、开挖坡度在45。~55。、开挖坡度大于55。一一对应；后山形态的 评价指标安全、基本安全、欠安全、不安全分别与反坡、平坡、缓坡、睹坡一一对应；岩性条件 的评价指标安全、基本安全、欠安全、不安全分别与硬岩、较硬岩、软岩、松散体一一对应；风 化分带的评价指标安全、基本安全、欠安全、不安全分别与主体为微风化或新鲜基岩风化不 强烈、主体为中等风化总体风化均匀、主体为强风化总体风化不均匀、主体为全风化或残积 ±总体强烈风化不均匀一一对应；节理裂缝的评价指标安全、基本安全、欠安全、不安全分 别与节理间距〉150mm、节理间距50-150mm、节理间距10-50mm、节理间距<10mm--对应； 构造断裂评价指标安全、基本安全、欠安全、不安全分别与无构造断裂发育、构造断裂为发 育局部构造或小型断裂、构造断裂为发育多组结构面或断裂带、构造断裂为多组结构面交 叉或发育构造破碎蚀变带一一对应；降雨条件的评价指标安全、基本安全、欠安全、不安全 分别与年降雨量〈lOOOmm、年年降雨量1000~1400mm、年年降雨量1000~1800mm、年年降 雨量大于1800mm--对应；坡表径流的评价指标安全、基本安全、欠安全、不安全分别与设 置截排水系统、搁筑截水沟并设置平台排水沟或临时排水系统、仅设置临时截水沟或临时 排水系统、未设置截水沟平台或地表水显著下渗一一对应；渗流条件评价指标安全、基本安 全、欠安全、不安全分别与岩上密实且基岩不透水或透水极好且未见稳定地下水位且开挖 面干燥、岩±层过渡均匀且渗透系数大且地下水埋藏深开挖面潮湿、岩±层间杂隔水层且 渗透系数小且下水位高开挖面局部渗水、岩体松散且下伏隔水层且地下水位极高开挖面渗 水严重一一对应；植被覆盖评价指标安全、基本安全、欠安全、不安全分别与乔木草灌发育 茂盛根系发达且无裸±、乔木覆盖少且草灌发育一般且局