工程地質災害風險動態評價方法研究

劉 洋

（遼寧職業學院，遼寧 鐵嶺 112000）

工程施工過程中，受設計因素，施工因素和地質因素等影響，每個因素均會對工程建設和運營造成一定的影響。設計方案不當或在施工中未嚴格遵循設計方案會導致施工工期延長，工程質量難以保證；施工因素會導致工程建設過程中出現偏差，較輕者延誤工期，較嚴重者出現施工事故，造成人員和財產損失；地質因素也是影響工程建設和運營的重要因素之一，除地質自身結構、巖土等客觀因素外，還有由于天氣或人為造成地質災害，對工程造成一定程度的風險[1]。

由于地質災害具有不確定性，在評定工程風險時需要動態評價，現有的研究中雖然有相關的研究，但是存在置信度較低的問題。滑坡是水和松散土混合物或水體混合物在重力作用下沿著坡面、壓力向下流動。滑坡的誘因通常是降水和地震，多發生在溝谷和山地河流地區，地震或降水后在溝谷、河流等特殊地形中導致下墊面失穩、山地疏松，發生滑坡[2]。發生滑坡災害時巖石、泥沙等雜物在短期內順流而下，在溝谷或河流處堆積，對災害發生所在地的人身財產、資源供應、生態環境、道路和通信等基本條件造成嚴重的破壞。為此，本文以滑坡為例，研究工程地質災害風險動態評價方法，致力于從根本上提高評價的置信度，為降低地鐵車站局部空間擁堵風險等級提供依據。

1 地質災害風險動態評價方法

以河流、沖溝為主的地質災害呈較強的線性分布規律。崩塌災害主要發生在河流和道路上，主要是由于巖石和山坡的崩塌。不穩定的山坡分布在河流和道路上，主要是由于降雨和工程活動造成地質災害。山谷海拔高，土壤易受風力影響，主要是由于降雪和降雨造成地質災害。泥石流災害通常沿山坡分布，因山坡植被稀少，主要由降雨和融雪造成。滑坡在河流、溝壑和道路兩側普遍存在，主要受降雨、融雪、河流侵蝕和泥石流的影響，且按照滑坡規模可以將滑坡分為：小型滑坡、中型滑坡、大型滑坡、特大型滑坡和巨型滑坡五類，即使是小型滑坡，也會造成人員和財產損失。

為此本文研究的工程地質災害風險動態評價方法，以滑坡為例，在時空評價原則的基礎上，構建滑坡災害風險等級評價指標體系，計算評價指標系數，分級表現評價結果。針對工程滑坡災害風險動態評價方法的具體研究內容，如下文所述。

1.1 時空評價的原則

在工程地質災害風險動態評價過程中，考慮到風險等級具備實時性的特點，本文在構建工程地質災害風險等級評價指標體系前，需要充分了解時空評價原則。本文以滑坡為研究對象，分析其時空分布原則，如表1所示。

表1 工程滑坡災害風險等級評價指標時空原則

根據表1可知，本文選取以上4個評價指標作為本次評價的核心指標，并計算其指標系數。

1.2 構建地質災害風險評價體系

在充分了解地質災害風險時空評價原則及指標的基礎上，根據地質災害風險的公式（1）。

其中，R指的是地質災害風險；H指的是地質災害的危險性；C=V×E指的是地質災害對工程造成的后果，其中，V指的是地質災害的易損性；E指的是地質災害的承災體。在此基礎上構建地質災害風險評價體系如圖1所示。

圖1 工程地質災害風險評價體系

圖1中包含的靜態指標和動態指標，分別表示地質災害活動性弱和活動性較強的階段。活動性弱的階段表現為幾乎沒有發生坡度和表面變形的變化，土壤結構和結構是完整的，工程地質處于穩定狀態；活動性較強表現為土體結構的傾斜，表面裂縫變形跡象增多甚至穿透，變形速度和加速度不斷增長，工程地質處于不穩定狀態。

1.3 計算地質災害風險動態評價指標系數

由于滑坡災害動態性的特點，因此在圖1的工程地質災害風險評價體系的基礎上，通過計算工程地質災害風險動態評價指標系數，得出風險等級評價要素[3]。首先設地表侵蝕深度的計算表達式為h，可得公式（2）。

公式（2）中，h指的是地質災害地表侵蝕深度，單位為km；φ指的是地質災害泥沙修正系數；Qp指的是頻率為p的流量；α指的是地質災害泥石堵塞系數。通過公式（1）計算，h值越大證明平均深度空間分布越聚集；反之越分散。而后，設乘客的施工人員平均疏散速度的計算表達式為v，可得計算公式（3）。

公式（3）中，i指的是施工人員疏散時地質災害造成的空間擁堵系數，為實數；g指的是地質災害下施工人員的疏散速度。v值越大證明平均速度空間分布越緩慢；反之越迅速。針對工程變形速率的計算以時間跨度最小為標準，設工程變形平均速率計算表達式為j[4]，可得公式（4）。

公式（4）中，j指的是平均工程變形速率；β指的是阻力系數，為實數；指的是地質災害流面縱坡比，單位為。j值越大證明平均速率時間分布越聚集；反之越分散。最后，計算工程累計變形位移，該值可通過地質災害堆積區危險區最大范圍體現，設其表達式為S[5]，可得公式（5）。

公式（5）中，S指的是地質災害堆積區危險區最大范圍，單位為km2；B指的是地質災害最大堆積寬度，單位為km；R指的是地質災害堆積幅角，單位為°。S值越大，證明平均位移時間越長；反之則越短。通過計算地質災害風險動態評價指標系數，對計算得出的數據進行模糊聚類，用替代后的種群作為下一代進化的種群，通過數次迭代，直到滿足終止條件時，輸出最終的聚類結果，進而獲取更為準確的工程地質災害風險動態評價相關本體類。

1.4 工程地質災害風險動態評價結果分級

根據計算得到的地質災害風險動態評價系數，采用動態、不間斷評價的方式，得出地質災害風險動態評價公式[6，7]。設程地質災害風險動態評價為N，則其歸一化處理的計算公式，如公式（6）所示。

公式（6）中，c指的是工程地質災害評價指標體系中動態評價重要度量值。通過公式（6），可以得出工程地質災害風險動態評價分級結果，本文將工程地質災害風險動態評價結果分級，包括極低、低、適中、高、極高五個等級，分別用a-e表示。在工程地質災害風險動態評價等級極高的情況下，證明工程地質災害風險已經已經超出標準值，甚至達到頂點，需要立即執行報警，施工時出現該信號應及時疏散施工人員并設立相應標識，如禁止通行等標志，運營期間出現該信號應及時疏散適用人群并設立相應標識。以此為標準，實現在保證集體安全的情況下工程地質災害風險動態評價。通過以上研究，有理由相信在無特殊情況下基于本文研究的評價方法能夠獲得更加精細的工程地質災害風險動態評價結果。至此，完成工程地質災害風險動態評價方法研究。

2 實例分析

2.1 實驗準備

本次實例分析取某電力聯網工程施工中的某路段段進行地質災害風險動態評價分析及應用，該地區沿線地質災害共550個，其中滑坡113個、崩塌16個、不穩定斜坡52個、坡面泥石流240個、溝谷泥石流128個。首先使用本文研究的動態評價方法，評價該工程地質災害風險等級，通過Kerterly軟件測得評價置信度，記為實驗組；而后使用文獻[3]的公路工程環境的巖土勘察與地質災害評估技術，評價該工程地質災害風險等級，同樣通過Kerterly軟件測得評價置信度，記為對照組。本次實驗主要內容為測試兩種評價方法的評價置信度，評價置信度數值越高證明該評價方法的評價精度越高。通過20次對比實驗，針對實驗測得的評價置信度，記錄實驗數據。

2.2 實驗結果與分析

根據上述實驗設定，利用Kerterly軟件測得實驗數據，并繪制了兩種評價方法下工程地質災害風險動態評價置信度曲線圖，如下圖2所示。

圖2 兩種評價方法下工程地質災害風險動態評價置信度曲線圖

根據圖2可知，本文研究的工程地質災害風險動態評價方法置信度明顯高于對照組，研究的評價方法評價置信度最高可達98%相較于對照組具有明顯的優勢。綜上所述，研究的評價方法對工程地質災害風險動態評價的精準度更高，評價更具有效性。

3 結束語

通過工程地質災害風險動態評價方法研究，能夠取得一定的研究成果，解決傳統工程地質災害風險動態評價中存在的問題。由此可見，本文研究的方法是具有現實意義的，能夠幫助優化現有的工程地質災害風險評價方法。在后期的發展中，應加大本文研究方法在工程地質災害風險動態評價中的應用力度。在日后的研究中，還需要進一步對工程地質災害風險動態評價方法的優化設計進行深入研究，為提高工程地質災害風險動態評價的精度與效率提供參考。