針對山區公路邊坡安全性多因子評價方法的探究

成語

(中國市政工程西南設計研究總院，四川 成都 610000)

我國社會經濟的發展及國民經濟水平的提高，為我國交通運輸業提出更高的要求，交通規劃規模不斷擴大，而我國山地地形較廣，山區公路是公路網絡規劃的重要部分，而山區公路的挖方工程量較大，這直接導致公路路塹邊坡的大量形成，而具有較高高度及大規模的公路邊坡坡體，在常年的風化及雨水沖擊等自然力作用下，總是容易發生邊坡坍塌、滑坡及坡面泥石流等病害，嚴重影響到山區公路安全，為國家及個人造成極大損失。因此，對公路安全性，尤其是山區公路邊坡安全性的評價分析是相當必要的，這為公路交通事故災害的防治提供可靠基礎依據，是保障公路交通安全的重要手段。對山區公路邊坡安全性的評價分析，可以選用綜合邊坡形態、地質、水文及人為等影響因子的多因子評價方法，通過邊坡安全性多因子評價系統的建立，對山區公路邊坡安全性進行有效評價。

1 山區公路邊坡現狀

山區公路邊坡由于成因、巖性、坡度、坡高以及安全性等的不同可分為不同種類，如按其成因可分為人工邊坡與自然斜坡、按巖性不同可分為土質邊坡與巖質邊坡、而按安全性可分為穩定坡、不穩定坡以及已失穩坡等，不同種類的邊坡，其所反映的主要特征也不同，因此，對邊坡安全性的分析與評價方法的探索難度也較大，近些年來出現的神經元網絡法、可靠度分析法以及專家系統法等，都為邊坡安全性分析與邊坡防護作出很大貢獻。

目前我國對公路邊坡設計主要采用工程類比法及自然坡角法，但對于邊坡安全性的影響因素考慮不夠周全，為公路邊坡安全埋下諸多隱患。并且邊坡設計都考慮坡面穩定安全，或采用支擋、錨固劑土工加筋等防治加固措施，缺乏對生態防護的認識與重視，沒有基于生態保護進行設計，使得公路邊坡受環境氣候等自然影響限制極大，尤其是滑坡、邊坡坍塌積坡面泥石流等自然災害相當嚴重。這就需要對公路邊坡安全性更加重視，從影響邊坡安全性的諸多因素出發，對其安全性進行綜合整體的評價。

2 建立邊坡安全性多因子評價系統

2.1 邊坡安全性評價因子

邊坡防護系統較為復雜，受很多環境氣候因素的影響，但根據實際情況的不同，影響邊坡安全性的因子也不盡相同，這是影響山區公路邊坡的安全性因子由于受環境條件的制約而呈可變性、隨機性及模糊性，也就說，山區公路邊坡安全性影響因子并不是一個可清楚確定的概念，這些有復雜非線性關系的邊坡安全性因子對邊坡防護影響權重也是不確定的、變化的，所以要結合山區公路邊坡的具體實際情況，選擇邊坡防護需要的評價因子，而所選用的評價方法，要有可以處理可確定信息的能力，還要能同時具有處理不確定性信息的非線性動態的能力。

本文邊坡安全性多因子評價系統的建立所選用的評價因子，主要有邊坡形態因子、地質因子、水文因子以及人為因子這四個一級因子，以及組成這四個因子的九個二級因子，其中邊坡形態因子是對邊坡形象的反映，地質因子包括邊坡主體與邊坡主體的反映特征，水文因子尤其提高了邊坡危險性，而人為因子則主要指邊坡受人類活動的影響。另外，九個二級因子分別為：組成邊坡形態因子的坡高與坡度，組成地質因子的邊坡巖體結構、坡體風化程度以及坡向與結構面的關系，組成水文因子的有坡面濕潤程度以及地面覆蓋，而組成人為因子的有邊坡維護以及坡頂荷重。

2.2 確定評價因子權重

將邊坡安全性設定為目標層，一級因子為決策層，而二級因子為要素層，則需要對評價因子的危險性貢獻度大小及因子權重進行確定：

（1）確定評價因子的危險性貢獻度大小。通過統計分析法對邊坡安全性的評價因子貢獻程度作出合理的綜合性分析，再結合過去的大量實驗經驗可確定各評價因子的貢獻度大小如下：邊坡形態因子對邊坡安全性的貢獻度為3，地質因子貢獻度為4，水文因子貢獻度為1，而人為因子的貢獻度為0.5。也就是說，對山區公路邊坡安全性的影響從大到小的順序依次為地質因子＞邊坡形態因子＞水文因子＞人為因子。

（2）確定評價因子權重。權重是對各項指標相對的重要程度的集中體現，綜合評估在確定評分標準及指標體系的基礎上，主要取決于指標權重，即是說，綜合評估的可信程度直接受到指標權重合理性的影響。本文確定評價因子權重的方法主要采取的是層次分析法以及德爾菲法，再結合向量歸一化進行計算，可求取各評價因子的向量，其中邊坡形態因子的特征向量為0.353，地質因子的向量為0.47，水文因子向量為0.118，而人為因子的向量為0.059，也就是它們所對應的因子權重。

對于評價合理性問題，作為重要指標的評價因子取值范圍還沒有較全面系統的研究，本文以寧波市山區公路邊坡為例，結合其邊坡特點對其邊坡安全性評價因子權重進行確定，具體見表1：

表1

3 對多因子評價的結果分析

通過邊坡安全性多因子評價系統的評估體系，可以結合工程類比經驗來對評估基準值進行確定。所謂工程類比法，其實就是根據其他工程中危險性已經確定的情況，再結合實際工程特征找出具有相同特征的危險性進行基準值評估，通常可借鑒的其他工程以確定危險性分為三類，即為評估基準值小于9的較小危險性、評估基準值為9至12.5的中等危險性以及評估基準值大于12.5的較大危險性，然后基于工程實際情況并通過工程類比法對邊坡危險性進行確定。

4 邊坡安全性多因子評價的驗證

本文對邊坡安全性多因子評價的驗證，主要以寧波市山區公路為例，選取10個公路邊坡，結合折線形滑面法并通過安全性公式計算或工程類比法與多因子評價法進行比較，對所選公路邊坡安全性多因子評價進行驗證，具體結果見下表所示（其中方法一為安全性計算或工程類比法，而方法二為多因子評價法見表2）。

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結語

綜上所述，山區公路邊坡安全性的影響因子，主要有坡高與坡度等邊坡形態、地質結構構造、水文水質以及人為因素等，而根據邊坡安全性多因子評價系統的有效評估可知，有四分之一的現狀邊坡危險性較大，而余下四分之三的危險性為小到中等級危險，而該評價系統不僅操作簡便，還有較好的符合性，可用于對山區公路邊坡安全性的評價分析。總之，山區公路邊坡的不安全因素，為公路網絡規劃的實現及公路交通條件的改善埋下諸多隱患，必須對其安全性進行合理評價分析，并采取有效防治措施，才能有效改善山區公路交通狀況，確保交通安全。

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