邊坡風險評價方法在黃沙溪工程中的應用

姜德義 廖昉 重慶大學資源及環境科學學院 400044

邊坡風險評價方法在黃沙溪工程中的應用

姜德義 廖昉 重慶大學資源及環境科學學院 400044

本論文介紹了邊坡風險評價的主要原理，包括邊坡風險評價的定義、內容、過程及方法。最后詳細介紹了道路邊坡風險評價指標體系的選取原則和指標體系的具體內容等。本論文將風險評價原理應用于黃沙溪邊坡工程，得出該工程的風險等級。

邊坡；安全監測；風險評價；風險等級；治理方案

slope；risk assessment；risk rating；treatment scheme

引言

邊坡失穩造成的滑坡、坍塌是十分嚴重的全球性自然災害，也是僅次于地震的第二大地質災害。它常常摧毀建筑，堵塞交通，造成人員傷亡，給生態環境工程和工程建設帶來危害，造成巨大的經濟損失。所以對邊坡工程進行風險分析是十分重要的。邊坡風險分析是對邊坡工程中存在的各種風險進行風險識別、風險估計和風險評價，并在此基礎上采用各種風險管理技術，做出風險處理和決策，對風險實施有效的控制和妥善處理所致損失的后果，期望以最小的成本獲得最大的安全保障。風險分析目的是為決策者提出建議，據此權衡風險的大小。根據我國現有高陡邊坡數目多，且多數邊坡中存在安全度低、耐久性差、抗震性能弱等現象。因此，開展邊坡工程的風險分析，對局部場地或區域進行邊坡失事的風險評價，從而對各類邊坡進行有效的風險管理，以減少邊坡失事造成的生命及財產損失。以重慶黃沙溪邊坡為工程背景，將風險將風險評價原理運用于此邊坡，得出道路邊坡風險等級。

1 邊坡風險評價

1.1 邊坡風險評價基本原理

定義邊坡風險為邊坡破壞產生不良后果的可能性，即邊坡風險包括邊坡發生破壞的可能性及其所產生的后果(損失)兩方面。其風險可表示為:

一般來說，式(1)可進一步表示為:

式中:R(Risk)為邊坡災害的風險，指特定的邊坡災害現象可能造成的損失；P (Probability)為一定地區范圍內某種潛在的邊坡災害現象在一定的時間內發生的概率，即邊坡的危險性；C(Consequence)為邊坡災害所產生的后果(損失)。

可以看出，邊坡災害發生的概率(P)和邊坡災害所產生的后果(C)共同決定了邊坡風險的大小，是控制邊坡災害風險(R)的基本條件。

1.2 風險評價的方法

一般按定性分析法有專家評議法、德爾斐（Delphi）法失效模式和后果分析法。按定量分析法有層次分析法、模糊數學綜合評判法、蒙特卡洛數值模擬法。按定性定量方法有事故樹法、指數矩陣法。

1.3 邊坡災害風險評價主要內容

①危險性分析—通過對歷史邊坡災害活動程度以及對邊坡災害各種活動條件的綜合分析，評價邊坡災害活動的危險程度，確定邊坡災害活動的密度、強度(規模)、發生概率(發展速率)以及可能造成的危害區的位置、范圍。

②易損性分析—通過對評價區內各類受災體數量、價值和對不同種類、不同強度邊坡災害的抗御能力進行綜合分析，以及防治工程、減災能力分析，綜合兩方面因素，評價承災區易損性，確定可能遭受邊坡災害危害的人口、工程、財產以及國土資源的數量(或密度)及其破壞損失率。

③期望損失分析—在危險性分析和易損性分析的基礎上，計算評價邊坡災害的期望損失(未來一定時期內邊坡災害可能造成的人口傷亡與經濟損失的平均值、資源環境破壞程度)或損失極值(未來一定時期內可能造成的人口傷亡與經濟損失的最高值)。

邊坡風險評價的步驟一般有四步：風險識別、風險估計、風險評價和風險處理如圖1所示。

圖1 風險評價過程圖

2 工程應用

2.1 邊坡工程概況

黃沙溪立交工程16，19號擋墻位于主線道路K7+540～K7+820段，現地形左高右低，表土為稍密的填筑土及亞黏土，厚度0.3～17.4m，下伏基巖為侏羅系中統沙溪苗組砂巖和砂質泥巖，未發現不良地質現象，場地穩定，本段道路最大填方高度為30m左右。

2.2.黃沙溪邊坡風險評價

2.2.1 穩定性評價

本文采用影響因素綜合評判法對邊坡穩定性進行評價。

眾所周知，斜坡的穩定性是由多種因素共同決定的，但每一個因素在斜坡穩定性中所起的作用大小不同。斜坡的外形和結構是失穩的基礎條件，而環境動力因素則是穩定性變化乃至失穩的誘發條件。因此，前者在斜坡穩定性中所占的分量要大于后者。根據大量的統計研究，斜坡的外形和結構特征與環境動力因素的權值分別取0.3和0.2。由于邊坡經過治理，對邊坡穩定性影響極大，所以在進行邊坡穩定性評價時必須要考慮治理措施對邊坡的影響。通過資料統計，邊坡治理措施的權值可以取0. 5。因此，邊坡穩定性的基本評價因素的權值分配如表3.1。

本次各影響因素對穩定性提供的影響效應共分為四級，分別賦予1～4四個數值，數值越大，對穩定越為有利，最后可得出各影響因素作用下的邊坡穩定性評分結果，根據評分結果，按以下劃分標準對穩定性進行分級，即:

另外，根據預測評分結果，還可對邊坡失穩概率進行初步評價，公式如下:

式中:p為失穩概率；y為邊坡穩定性評分值；Xmax為評價因素對穩定性影響效應賦的最大值，分值越大，對穩定性越有利。

16，19 號擋墻位于主線道路K7+540～K7+820段，該路段各因素（X1～X9）等級分別為3、4、4、4、2、3、3、3、4，最終評分結果為3.625，即在現階段邊坡是穩定性好，其失穩概率為9.375%。

2.2.2 易損性評價

16，19 號擋墻位于主線道路K7+540～K7+820段，根據前述分析，運用風險分析理論對調查區段內的公路邊坡受災承災體類型、主要受災體，主要受害方式以及受災體可能的損毀程度進行了分析，具體結果見表3.2。

2.2.3 期望損失評價

災害期望損失是基于災害發生概率和不同破壞概率情況下計算得出的相當長時期內的評價損失值。其作用是為分析災害的風險性大小，評價防治工程效益以及制定防治對策提供依據。本文在對城市道路邊坡穩定性災害危險性與易損性評價的基礎上，利用前面計算的各種參數，采用下式求取。

為了便于分析對比，利用下式分段計算損失強度。

災害損失值和災害損失強度分別反映了評價段總體和單位長度段上的絕對損失程度。除了這兩項指標外，還常用災害損失率來反映災害相當損失水平。

以上式中：Sq為期望損失；Ei為不同受災體財產價值；P為災害發生的概率；R為不同受災體的破壞率；Ea為單位長度的期望損失值；L為受災段段長；e為災害損失率；E為受災段資產總價值。

K7+540～K7+820里程段各受災體價值如下：

房屋：單價3100元∕m2× 3348m2=1038萬元

室內財產估價：600萬元

土地、林木、經濟作物估價：2萬元

生命工程線估價：5萬元

城市道路、橋梁估價：20萬

車估價：7.5萬（10min通過296輛小車、6輛大車，平均每輛15萬元）

根據以上公式及計算分析，可對研究區段邊坡的期望損失進行初步評價，其評價結構詳見表3.3。

2.2.4 災害風險分級

前述對邊坡穩定性災害危險性及易損性評價過程中，對災害類型進行了預測，對災害范圍進行了評價，并對災害發生概率進行了初步計算；同時，圈定了風險人口及風險財產分布，確定了不同承災體的破壞概率。這可稱之為風險識別。期望損失計算可以稱之為風險估算。據此可進行風險分級分段并評價其災情嚴重程度。

根據期望損失計算結果，將災害損失率轉換為風險指數(即將損失率的百分數值作為風險指數)，并以風險指數進行分級分段來評價災害的風險性。分級標準見表3.4。

根據計算的災害風險指數按表3.4分級標準，K7+540～K7+820里程段邊坡具體風險情況如表3.5。

3 結論

本文通過對風險原理的介紹，并且將原理應用于黃沙溪工程，通過對邊坡穩定性評價、易損性評價、期望損失評價，最后得出了黃沙溪工程的風險分級。結果表明，雖然黃沙溪工程存在風險，但仍處于穩定狀態。同時，分級結果給黃沙溪工程的有效的風險管理和治理給予了明確的指導。

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Application of Slope Engineering Risk Assessment Method to the Huangshaxi Engineering

Jiang Deyi，Liao Fang Chongqing University, College of Resources and Environmental Science,400044

In this paper，introduced the main principles on slope risk assessment, including the definition and content of slope risk assessment, the process and method of risk assessment, and detailed introduced selection principle of road slope risk assessment index system and concrete contents of index system, and so on. Based on slope engineering of Huangshaxi,. Through the analysis, we can judge the slope is stability or not. Then，through application of the risk assessment principles，do risk assessment for the slope, and get a risk classification for road slope.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.15.036

國家創新研究群體基金（No. 50621403）；國家自然科學基金資助項目（No. 51074198）

姜德義，男，1962，教授。主要從事安全工程、采礦工程、巖土力學方面的研究。