地質災害影響因子的灰色關聯分析

收稿日期：2024-01-20

作者簡介：張丹（1986—），女，四川德陽人，助教，主要從事巖土工程研究。

摘 要：通過對成都市區近年的地質災害情況進行分析，識別出主要的地質災害影響因素6個方面，各種因素影響程度不同，結合專家打分法，得到初始矩陣，利用灰色關聯度進行相關分析，并進行數據處理，得出地質災害影響因素的排序，根據排序情況總結出對應的防治措施，對更好地開展地質災害防治工作具有一定的現實意義。

關鍵詞：灰色關聯度；地質災害；專家打分法

中圖分類號：P694 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）04–0-03

地質災害帶來的影響不僅僅是經濟損失、工程的破壞、環境污染，甚至威脅人類的生命安全。對此，許多專家和學者開展地質災害防治工作，總結了大量的專項防治措施，形成了系統的防治工程技術[1]。截至2023年12月底，2023年全國地質災害發生量累計達253 004條，四川省發生量排第一位，為26 565起[2]。在這些地質災害中以滑坡、崩塌和泥石流災害為甚，可見地質災害防治工作任重而道遠。

1 地質災害影響因素

地質災害是在自然因素或人為因素的作用下形成的地質作用或地質現象，常常會造成人類生命與財產的損失、環境的破壞等。常見的地質災害現象有滑坡、崩塌、泥石流、巖堆等，有時還會伴有像火災、洪水、海嘯等次生災害[3]。

影響地質災害發生的因素繁多而復雜，根據四川成都相應的工程案例，現整理收集6個方面的因素，主要有地形因素、氣候因素、地質作用因素、人為工程活動因素、土質情況及其他因素等[4]。

1.1 地形因素

成都市地處四川盆地的西部邊緣，主要由岷江、沱江及支流等8個沖積扇重疊連綴復合而成，地形地貌為平原、丘陵、高山各占1/3，地勢由西北部向東南部傾斜，存在巨大的垂直高差。東部有平原、臺地和部分微丘陵地貌，屬于四川盆地盆底平原，海拔一般為750 m左右，東北部與東南部的丘陵地勢較高，起伏不平，西部與北部的高山地帶，山峰起伏更大，大多海拔處于1 000～3 000 m之間，大邑縣西嶺鎮大雪塘地勢最高，為5 364 m。丘陵與高山的地形坡度較大，有相關文獻表明，坡度在15°～60°區間時容易引起滑坡現象，60°以上地質災害發生更易，還可能引起泥石流、崩塌與巖堆的現象。

1.2 氣候因素

氣候因素主要是降水的影響。降水越多，會增加土壤的重量，水的潤滑作用降低黏結性，還可能會與土壤中的顆粒發生化學反應，減弱土的抗剪強度，動水壓力或孔隙水壓力，使水具有破壞性的沖刷能力，在持續的降雨或暴雨后，極易引起滑坡、泥石流等地質災害現象。成都市屬于亞熱帶季風氣候區，雨量充沛，平原西側的龍門山作為天然屏障，對大氣降雨影響程度甚為顯著，導致都江堰成為多雨地帶，而向東南方向——金堂、成都、新津、龍泉山麓等地雨量遞減，據2023年的統計結果，成都市年總降水量為734.8～

1 142.3 mm，降雨量明顯在季節上分配不均勻。7—8月，成都地區降雨量總體偏多，存在地質災害風險。

1.3 地質作用因素

斷層的存在會影響巖石的物理力學指標，降低巖石的承載力；斷層也易導致河流、河溝被侵蝕；在斷層作用下形成的沖溝、小盆地還會引起土質軟化和富水現象，形成局部軟土情況；在地震作用下斷層處破壞嚴重。若再遇褶皺和節理發育地段，將增加滑坡、崩塌、泥石流等地質災害發生的可能性。成都平原構造上屬于成都斷陷盆地，龍門山前山斷裂帶處于成都平原西側，龍泉山西坡斷裂帶則處于東側。在其盆地內分布有多條斷層，在這些斷層中，有的出露于地表，有的隱于第四紀覆蓋層之下。在龍門山地表厘定了4條大型逆沖斷裂帶；而龍泉山是盆地的一條背斜，兩條斷裂帶分別處于背斜的東西兩側。成都地區的地震活動受龍門山斷裂帶和龍泉山斷裂帶的影響

較大[5]。

1.4 人為工程活動因素

人為工程活動對土體的擾動，直接影響土體的初始應力狀態，破壞土體結構，施工中的堆載會增加邊坡的重量，引起邊坡不穩定，再加上施工方式，也會打破原有的平衡狀態，開挖后若長時間未進行防護，極易引起工程滑坡、崩塌等。在施工過程中也涉及地表水的管理問題，若管理不當，施工現場的生活用水、工地用水就極易滲入地下或沿邊坡任意排放，也會發生工程地質災害的現象。而成都地區正在建設的旅游景區，涉及大量的工程施工。

1.5 土質情況

所處地區不同，其土質也不同，土的強度主要指土的抗剪強度，抗剪強度主要由土的黏聚力與摩阻力構成。當其抗剪強度下降時，加上外界因素的影響，易引發地質災害。如遇軟土地段，因軟土具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高的特點，其抗剪強度低，從而承載力也弱，對工程建設極具破壞力，進而引發地質災害。成都地區范圍的土質情況復雜，也存在特殊土地段，成都黏土在成都市東郊、新都區以南、新津普興及龍泉驛以西地區分布很廣，其土質厚度隨地貌的不同而各異，一般厚度為2～7 m，在龍潭寺與成都理工大學一帶其最厚可達20 m左右。成都黏土由于存在強親水性、一定的膨脹性、顆粒細及裂隙發育等工程特性，極易發生滑坡、道路塌滑、路面翻漿等地質災害。

1.6 其他因素

植被在很大程度上與地質災害相關，植被一般受氣候、土壤、雨水及人類活動等因素的影響，若植被條件不好，在其他因素的共同作用下，也會誘發地質災害；工程設計不合理，如設計邊坡時斜坡坡度過大，未考慮工程環境特點，在公路設計時，道路選線經過不利地段，在設計橋梁時，橋墩位置不合理等。這些都可能會誘發地質災害。

2 灰色關聯度分析方法

灰色關聯分析是一種動態統計分析，可評價系統各個影響因素的敏感程度，其方法通過計算關聯度，對其進行排序來反映各個因素之間關聯的強弱程度，并確定計算權重。運用灰色關聯度法確定各影響因素指標權重過程如下：

第一，特征序列的構建。特征序列為每位專家對邊坡穩定性各個因素的打分組成數據序列，假設該特征序列為：

yi=[yi（1），yi（2），…，yi（k）]，i=1，2，3，…，n；k=1，2，3，…，m（1）

第二，參考序列的構建。參考數據序列是一個理想的比較標準，以各指標的最優值構成參考數據序列，該文選取每個指標專家評分最大的數據組成參考序列，假設該參考序列為：

y0=[y0（1），y0（2），…，y0（k）]，k=1，2，3，…，m（2）

第三，計算特征序列與參考序列的絕對差序列。

△ik=|y0（k）-yi（k）|（3）

第四，計算兩級最大差及兩級最小差。

兩級最大差：△max=（（△ik））（4）

兩級最小差：△min=（（△ik））（5）

第五，針對各個邊坡影響因素打分指標，計算特征序列與參考序列的關聯系數。

βi（k）=βi（yi（k），y0（k））=" " （取ρ=0.5）（6）

第六，計算灰色關聯度。

（7）

第七，計算各評分指標權重。

（8）

3 地質災害影響因素的灰色關聯分析

第一，特征序列的構建。每位專家對地質災害影響各個因素的打分組成數據序列，如表1所示。

第二，根據式（2）～式（8）計算出各指標權重值，如表2所示。

根據專家評分和灰色關聯度分析可知，在專家的認知中，地質災害影響因素的影響程度由大到小排序依次為氣候因素gt;地質作用因素gt;土質情況gt;地形因素gt;人為工程活動因素gt;其他因素（表2）。

4 地質災害的防治措施

4.1 加強防水與排水工作

在工程建設中設計合理的截水溝、排水溝、邊溝、跌水、急流槽、暗溝等排水設施，還可設計攔擋壩、修建支擋工程等；施工過程中要及時排除地面上、地下水，對工程進行必要支護，在邊坡工程中可利用植被護坡；在工程施工階段加強水的引流排除工作。當出現持續降雨或暴雨氣候時，應做好預防工作。

4.2 地質作用防治措施

在工程建設中，要避讓地質作用明顯的地段，如選線時避讓不利地段，不通過地質斷裂帶、地震活動明顯地段，避讓節理發育、軟弱土、容易液化、巖性明顯不均勻等地段。在工程設計時，考慮地震作用對結構的影響進行設計，從多個方案中進行選擇，利用經濟技術指標對比選擇最優方案。同時，還需做好定期的監測與防治工作。

4.3 工程防護

在土體強度不大、易發生滑坡的地段，可采取工程防護，包括利用土工合成材料——土工格柵、土工網或土工格室等進行生態護坡；利用坡面抹漿、噴漿技術、掛網客土噴播技術、設置擋墻技術；利用抗滑樁、錨桿、錨索樁板墻、錨索框格梁等技術等。在易發生泥石流地段，可采用線外攔截、宣泄方式、竹片石籠處理方式、其他排導措施等；在易發生崩塌地段，可采取清除危石方式、主動防落石技術、加強觀測措施等。

4.4 特殊土處理

在遇成都黏土地段，可對黏土性質進行改良，可利用廢舊塑料袋，將其制成纖維，確定其合理的摻入量以及合理的摻入比例，從而改善成都黏土的膨脹性；也可利用加入合理的納米水性黏合劑，改良土顆粒結構與滲透性，提高土的抗剪強度，達到穩定土的目的；或者利用砂礫、水泥、粉煤灰等其他改良劑改善其土質性質［6］。在遇軟土、膨脹土地段，對這類特殊土進行處理。軟土處理可采用換填法、強夯法、堆載預壓法、擠密法、擠淤置換法、化學處理法等；膨脹土處理可采用換填法、加強排水系統的方式、添加石灰改良劑改善土的力學性質措施、加入沙礫或石增加土的穩定性等，提高土體強度，達到土體穩定的目的，避免發生地質災害。

4.5 注重生態環保設計

在不可避免地需要進行人為工程建設時，遵循環保生態原則，將該理念貫穿工程建設的全過程。增強工程建設各方人員的環保意識，利用環保新技術，實現工程建設與生態環境的協調發展，降低地質災害的發生概率。

5 結束語

通過對成都近年來的地質災害情況進行分析，整理出地質災害影響的各個因素，請專家進行打分，以原始數據建立初始矩陣，利用灰色關聯度進行分析，得出影響程度由大到小的排序，對地質災害提出了相關的防治措施具有一定的現實意義。

參考文獻

[1] 王云.巖土工程地質災害防治技術及防治措施[J].四川建材，2024，50（3）：57-59.

[2] 何山.水文地質因素對礦山地質災害的影響及預防措施[J].世界有色金屬，2021（4）：107-108.

[3] 趙蔓.水文地質因素對礦山地質災害的影響及防治措施分析[J].世界有色金屬，2019（6）：160-161.

[4] 葛家成，賈東，尹宏偉，等.龍門山斷裂帶與龍日壩斷裂帶相互關系的物理模擬實驗[J].高校地質學報，2023，29（4）： 617-629.

[5] 周珊珊，馬海彬，門國明.基于灰色關聯分析的公共建筑工程碳排放評價[J].華北科技學院學報，2023，20（4）：89-95.

[6] 廖華強，王春明.成都富水砂卵石及淤泥質黏土交互地層盾構下穿房屋施工技術[J].現代商貿工業，2020，41（9）：208-212.