道路工程地質環境質量評價指標體系研究★

鄧益平 王 哲 董宏戈

(1.四川省地質礦產勘查開發局九O九水文地質工程地質隊，四川 綿陽 621000； 2.西南科技大學，四川 綿陽 621010)

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道路工程地質環境質量評價指標體系研究★

鄧益平1王 哲2*董宏戈1

(1.四川省地質礦產勘查開發局九O九水文地質工程地質隊，四川 綿陽 621000； 2.西南科技大學，四川 綿陽 621010)

在闡述建立復雜地質條件區道路工程地質環境質量評價指標體系重要性的基礎上，系統的說明了評價指標體系建立的原則和方法，并結合九環線映秀至日隆旅游公路沿線地質災害分布與地質環境條件之間的關系，建立了復雜地質條件區道路工程地質環境質量評價的指標體系。最后，應用專家—層次分析法確定了評價指標的權重值。

道路工程，地質環境，質量，評價指標，層次分析法

0 引言

我國西部山區地形地質條件復雜，地質環境脆弱，地質災害易發程度高，導致公路選線設計和工程建設帶來極大困難，特別在“5·12汶川大地震”之后，在西南和西北部分地區，尤其給四川地區的道路的損毀所帶來的影響是致命的，可見，加強對山區公路的地質環境質量評價是非常有必要的。為了保證復雜地質條件區道路工程地質環境質量評價的客觀性，以及評價結果的可靠性和準確性，有必要構建復雜地質條件區道路工程地質環境質量評價指標體系，對于深刻分析地質環境與工程建設之間的關系是十分必要的。因此，本文將結合“九環線映秀至日隆(四姑娘山)旅游公路改建工程”項目，探討復雜地質條件區道路工程地質環境質量評價指標體系的建立及各評價指標權重。

1 道路工程地質環境質量評價指標體系建立

1.1 評價指標體系的建立原則

復雜地質條件區道路工程地質環境質量評價指標體系建立時，應遵循客觀性、主導性、獨立性、簡明性、可操作性、尺度性及定量與定性相結合的原則，結合九環線映秀至日隆(四姑娘山)旅游公路沿線地質環境條件與地質災害發育分布特征，并考慮研究區高山區特殊的環境條件及資料的詳細程度，通過咨詢對該研究區較熟悉的專家來分析和篩選地質環境中的各種影響因素，進而確定能夠反映道路工程地質環境質量的評價指標因子。

1.2 評價指標體系建立及方法

利用目標分析方法，按照系統分解和逐層控制的原則，將目標分解，直到子目標能夠用定量或定性的獨立指標來衡量為止，形成一個多層次分析的遞階結構模型[1，2]。因此，以道路工程地質環境質量為目標層，以基本因素、影響因素及歷史災害狀況為類指標層，以能夠用定量或定性反映類指標層的地層巖性、巖土體結構類型、地形坡度、斷裂構造發育情況、降雨量、凍融作用、地震強度、植被覆蓋率、歷史災害狀況等作為基礎指標層，建立多層遞階結構的復雜地質條件區道路工程地質環境質量評價指標體系(如圖1所示)。

2 復雜地質條件下道路工程地質環境質量評價指標權重的確定

2.1 評價指標權重的計算模型選取

由于在地質環境評價中所選定的評價指標，既有定量因素，也有定性因素，各指標對地質環境影響的貢獻程度不同，而權重是衡量各指標影響程度的數值，這就需要用精確的方法來描述模糊的概念。因此，為了增加賦值的科學性，降低主觀性，層次分析法(AHP)被認為是一種較為理想的賦值途徑[3]。采用AHP法確定因子的權重，每次只需專家對兩個因子進行比較做出判斷，提高了專家對因子重要性的把握程度，減小了專家評判的難度。而在構建判斷矩陣時所采用“比例標度法”，又進一步使專家地質環境條件的判斷得以量化體現。因此，對于道路工程地質環境質量性評價來說，采用AHP法是建立相應的結構模型和數學模型的有效方法。

2.2 AHP法確定評價指標權重

采用AHP法確定道路工程地質環境質量評價指標權重可按下面步驟進行。

1)建立遞階層次結構模型；2)構造判斷矩陣，并進行層次單排序及一致性檢驗；3)層次總排序及一致性檢驗。

2.2.1 建立系統層次結構

對研究區內的地質環境質量評價就以地質環境質量為目標層，以基本因素、影響因素、災害歷史狀況為類指標層，各影響因子為基礎指標層，建立如圖1所示的層次結構模型。

2.2.2 構造判斷矩陣并進行層次單排序及一致性檢驗

咨詢專家意見并按照1～9標度法[4]對各層中的因子對上一層次目標的相對重要性進行兩兩比較，構造一級及二級判斷矩陣，并參照文獻[4]進行層次單排序及一致性檢驗，其結果如表1～表3所示。

λmax=3.053 7；CI=0.268；RI=0.58；CR=0.046 3<0.10，滿足一致性檢驗。

表1 一級判別矩陣(A-U)

表2 二級判別矩陣(U1-u)

λmax=5.213 7；CI=0.053 4；RI=1.12；CR=0.047 7<0.10，滿足一致性檢驗。

表3 二級判別矩陣(U2-u)

λmax=3.018 3；CI=0.009 2；RI=0.58；CR=0.015 8<0.10，滿足一致性檢驗。

由于參評要素U3中只包含地質災害易發程度的一個評價指標，所以地質災害易發程度u31的權重值是1，λmax=1.0，CI=0，RI=0，CR=0<0.1，顯然滿足一致性檢驗。

2.2.3 層次總排序及一致性檢驗

在層次單排序的基礎上，根據文獻[2]和文獻[4]中闡述的相關公式進行從高層次到低層次逐層的總排序(A-u)，其計算結果見表4。

表4 層次組合總排序(A-u)

最后進行層次總排序一致性檢驗，根據文獻[2]和文獻[4]中層次總排序一致性檢驗公式可知：

(0.411 1，0.261 1，0.327 8)T=0.024 355。

(0.411 1，0.261 1，0.327 8)T=0.611 87。

則第3層對第1層的組合一致性比率CR(3)為：

通過層次總排序的結果可反映出各評價指標對地質環境質量貢獻大小和相對重要程度。其中，災害歷史狀況指標(u31)對復雜地質條件區道路工程地質環境質量的影響作用最為顯著，其次為斷裂構造發育情況(u14)，而斷裂構造發育程度又影響到地震及巖土體結構等指標。

3 結語

1)本文在綜合分析了九環線映秀至日隆(四姑娘山)旅游公路沿線地質環境條件與地質災害發育分布特征的基礎上，以道路工程地質環境質量為目標層，以基本因素、影響因素及歷史災害狀況為類指標層，以地層巖性、巖土體結構類型、地形坡度、斷裂構造發育情況、降雨量、凍融作用、地震強度、植被覆蓋率、歷史災害狀況等作為基礎指標層，建立了復雜地質條件區道路工程地質環境質量評價指標體系，為開展復雜地質條件區道路工程地質環境質量評價奠定了基礎。

2)采用專家—層次分析法構造評價指標判斷矩陣，并對研究區內地質環境質量的影響因子進行層次總排序，其結果表明：災害歷史狀況指標(u31)對地質環境質量的影響作用最為顯著，權重值為0.327 8，其次為斷裂構造發育情況(u14)，權重值為0.165 8，這樣說明了復雜地質條件區內地質構造條件的復雜性，進而導致地質災害發育及巖土體結構的不完整性，而地質災害易發程度是其直接的表現形式之一。

[1] 李國和,王思敬,等.金沙江水電開發區域工程地質環境綜合評價[J].地球科學—中國地質大學學報,2001,26(3):309-313.

[2] 趙煥臣,許樹柏,和金生.層次分析法[M].北京:科學出版社,1986.

[3] 陸雍森.環境評價[M].第2版.上海:同濟大學出版社,1999.

[4] 王 哲,李海峰.地質災害易發性區劃的評價指標體系研究[J].山西建筑,2015,41(23):39-41.

The research on system of evaluation index

about geological environmental quality of road engineering★

Deng Yiping1Wang Zhe2*Dong Hongge1

(1.SichuanBureauofGeologyandMineralResourcesof909GeologicalBrigade,Mianyang621000,China;

2.SouthwestUniversityofScienceandTechnology，Mianyang621010，China)

Abstrac： Based on expounding signification about establishing evaluation index of geological environmental quality of road engineering in complex geological environment， the text systematically expatiates principle of establishing system of evaluation index. Simultaneously, considering the relationship between the two distribution of geological hazards and conditions of geological environment on the Ying(xiu)-Ri(long) tourist road， system of evaluation index was established about geological environmental quality of road engineering in complex geological environment. Finally, the application of experts-analytic hierarchy process to determine evaluation index weights.

road engineering, geological environmental, quality, evaluation index, analytic hierarchy process

1009-6825(2016)27-0169-02

2016-07-14

鄧益平(1981- )，男，工程碩士，工程師; 董宏戈(1981- )，男，工程師

王 哲(1979- )，男，博士，講師

X822

A

★：科技部支撐計劃項目“龍門山地震帶小流域滑坡泥石流災害監測預警技術研究與示范”(項目編號：2011BAK12B02)