贾雨欣，王焕，黄海峰，徐子一，张端淼，付超

(1.三峡大学 湖北长江三峡滑坡国家野外科学观测研究站，湖北宜昌 443002；2. 河南省昊鼎建筑工程基础有限公司，河南郑州 450000；3. 宜昌市地质环境监测站，湖北宜昌 443002)

0 引言

2003年6月三峡水库第一次蓄水到135 m，造成大量水库滑坡，位于三峡库首区域秭归县的树坪滑坡就是其一。每年汛期，随着水库水位下降并叠加降雨，均会使滑坡发生明显变形，甚至存在整体滑移入江的可能，对三峡工程和当地居民的财产、生命安全构成重大威胁[1]。为确保安全，在2014年8月—2015年6月对树坪滑坡实施应急治理工程。该滑坡体积大、滑体厚，彻底治理难度较大，因此应急治理的主要目的是降低树坪滑坡发生重大滑移的可能性。应急治理工程结束后，需要对树坪滑坡的应急治理效果和是否达到治理的目标等问题进行评价，即对治理工程的目的、实施过程、工程效益、科学程度等进行整体、客观、科学地评估和分析，确保可以合理、高效、经济地实施应急治理项目，并为工程设计者提供建议以提高设计精确性。

目前，基于监测数据评价滑坡治理效果是最直接的评价方式。易庆林等[2]采用监测数据与数值模拟相结合的方式对树坪滑坡的治理效果进行评价。杨宇等[3]利用 GPS 静态测量和全站仪对滑坡体变形进行监测，综合分析变形监测曲线与降雨数据；运用灰色关联法计算滑坡体各监测点位变形与降雨的关联度，从而评价治理工程效果。模糊数学法是对一些模糊现象的定性、定量研究[4]。将模糊数学与滑坡应急治理效果评价相结合的研究案例较少，但采用该方法研究滑坡、山体等稳定性的实例较多，均取得较好的研究成果[5-11]，引入模糊数学方法可为评价应急治理滑坡效果提供新的思路。

本文在收集树坪滑坡应急治理工程监测数据等资料的基础上，首先基于滑坡体位移变化对治理效果进行评价，然后引入模糊数学法进行综合评估。

1 滑坡特征及应急治理工程概况

1.1 滑坡特征

树坪滑坡地处三峡库首区域湖北省秭归县沙镇溪镇树坪村，与三峡大坝相距约47 km。树坪滑坡为南北向分布，在沙镇溪背斜南翼发育，由三叠系中统巴东组泥岩和粉砂岩夹泥灰岩组成逆层向斜坡，地层产状倾向120°～173°，倾角9°～38°。滑体呈圈椅形状，东侧靠近叶儿开沟，西侧靠近龙井沟，后缘靠近姜家湾一带，前缘直抵长江，如图1所示。该滑体南北长约800 m，东西宽约700 m，面积约55万m2，平均厚度约50 m，总体积约2750万m3。

a)治理前 b) 治理后图1 树坪滑坡全貌

1.2 应急治理工程概况

图2 树坪滑坡平面图

制定应急治理技术方案需根据滑坡所处地区的地质条件、稳定性情况等因素进行科学的设计。对处于滑移状态的滑坡体，适合采用削坡减载的方法控制位移变形[12]。应急治理项目对施工技术、施工难度、施工安全等有严格的要求，以确保实现治理目标。

树坪滑坡的平面示意图如图2所示。根据树坪滑坡的实际情况，选择削方+压脚+地表排水沟+监测的治理方案。1)削方。削方区域主要为A、B区，其中A区削坡坡率为1:2，B区削坡坡率为1:1.5。马道的高差设为20 m。2)压脚。压脚区域为C、D区，其中C区主要堆填碎块石，D区全部堆填碎块石。3)地表排水沟。排水沟设于滑坡东、西两侧边界的自然冲沟，由上而下，直至175 m高程，排水沟长约2980 m。4)监测。使用深部监测孔与GPS监测墩对滑坡体进行实时监测，为监测工作提供数据支持。

2 基于专业监测的治理效果评价

在ⅠⅠ′、ⅡⅡ′监测区内，树坪滑坡现有ZG85、ZG86、ZG87、ZG88、SP-2、SP-6、ZG89、ZG90 8个GPS

表1 树坪滑坡治理前后专业监测点位移变化

监测点(见图2)[13]。经过治理，除了监测点ZG90的位移略微增加外，其余监测点的位移都比治理前明显减少，由治理前年均位移148.7～545.1 mm降为30.6～109.4 mm，如表1所示。滑坡的变形情况得到较大改善，位移增长速率趋于平稳，如图3所示。

在树坪滑坡平面图中，滑坡的贯通裂缝主要沿着ZG88—ZG89—SP6—ZG86方向发展。ZG86位于B区边界，受到较大的工程扰动，无法反映滑坡真实变形情况。ZG89在2014年10月因树坪滑坡治理施工而失测。2015年,SP-6附近施工，受到工程扰动，其变形状况不具真实性。因此，根据监测数据分析ZG88的位移增长速率，进而评价治理效果。

图3 树坪滑坡位移随年份变化曲线

2003—2006年，ZG88位移较小，变化特征不明显，如图4所示。2007—2014年位移增加速率为0～490 mm/月，在每年5—9月达到峰值，9月后下降到50 mm/月以下，且在10月至次年4月维持波谷状态。

图4 ZG88位移增长速率随日期变化曲线

图5 ZG88位移增长速率随年份变化曲线

2004—2014年，ZG88监测到年最大位移增长速率呈波动状态，有明显的峰值与谷值，如图5所示。

由图5可知，2012年最大位移增长速率达到峰值，说明滑坡变形加速。治理后，2015—2016年ZG88位移增长速率下降至20 mm/月以下，位移变化趋于平稳。由于监测点ZG88的变形趋势可以间接反映滑坡整体变形趋势，因此，该项治理工程显示出较好的治理效果。

3 基于模糊数学的综合治理效果评价

3.1 模糊综合评价法

模糊综合评价法基于最大隶属原则与模糊变换原理，对拥有多个影响因素的对象进行综合评价[14]。模糊综合评价方法是最常用的数学模型方法之一，将定性评价转为定量评价，具有科学性、客观性和针对性，将该方法引入滑坡治理工程中，能够从多个角度对治理效果进行全面客观的分析与评价[15-18]。

采用模糊数学方法对受多种因素影响的对象进行综合评价，评价步骤包括确定指标体系、评价等级、各因素权重向量等[19]。

1)确定指标体系

筛选多种影响治理效果的因素，从中确定影响效果大的m个因素，构成评价指标矢量U=[U1U2…Um]。

2)确定评价等级

评价对象可能出现的全部评价结果的集合即为评价等级。确定n个评价结果，构成评价矢量V=[V1V2…Vn]。

3)确定评价因素的权重向量

第i个评价因素的权重为Ki，所有评价因素的权重组成权重模糊矢量K=[K1K2…Ki]。

4)单因素模糊评价，确定模糊关系矩阵

单因素模糊评价是指从单个因素开始评估，确定评价对象对评价集合的隶属度。隶属度指对于研究范围U中的任一元素x，都能找到P(x)∈(0,1)与之对应，则称P是U上的模糊集，P(x)为x对P的隶属度。P(x)越接近1，x属于P的程度越高；反之，则x属于P的程度越低。单个因素对评价等级Vj的隶属度为Rij，这样可得单因素评价矢量Ri=[Ri1Ri2…Rn]，m个单因素评价集构成总的模糊关系矩阵

5)评价结果分析

权重模糊矢量集K与关系矩阵R相乘便可得到模糊综合评价矢量Q=KR=[Q1Q2…Qn]。若评价矢量中存在Qr=max{Qi}，(1≤i≤n)，则评价对象隶属于第r等级。

3.2 树坪滑坡应急治理效果评价

3.2.1 确定指标体系

研究三峡库区大量的滑坡治理工程，选择治理后滑坡的宏观变形、监测点位移、滑坡的稳定状况、排水效果、滑坡破坏机理的研究程度、设计参数黏聚力c、内摩擦角Φ选取的合理性、工程造价费用、施工工期与难度以及滑坡规模等9个评价指标。

3.2.2 确定评价等级

评价等级可分为治理效果很好、良好、一般、失败4个等级，对应的评判集为[V1V2V3V4]。

3.2.3 确定指标权重

采用专家打分法，基于多位专家各自独立给出的各因素权重，选取各因素权重平均值作为权重值[20]，进而得到权重模糊矢量K=[0.15 0.17 0.20 0.08 0.12 0.11 0.09 0.05 0.03]。

3.2.4 单因素模糊评价

滑坡治理工程单因素模糊评价数据如表2所示。

表2 单因素模糊评价表

根据树坪滑坡的监测情况，可得其与隶属度的关系，如表3所示。

表3 树坪滑坡实际情况与隶属度表

可得模糊关系矩阵

进行模糊变换，可得模糊综合评价矢量Q=[0.28 0.39 0.21 0.12]。

3.2.5 评价结果分析

根据最大隶属度原则，经计算得到模糊综合评价矢量最大元素为0.39,且位于第2位，故可判定治理效果评价等级为第2级，即治理效果良好。因此，基本达到树坪滑坡的防治目标，便于深入研究工程设计，合理取值，经济效益较好。通过开展应急治理工程，降低了树坪滑坡出现重大滑移的可能性，治理效果良好。

4 结语

本文基于专业监测数据与模糊数学法对三峡库区树坪滑坡的治理效果进行综合评价：1)树坪滑坡治理工程实施后，滑坡各监测点的变形没有急剧增加，位移曲线相对平缓，治理效果较好。2)运用模糊数学综合评价树坪滑坡的治理效果，由评价结果可知该滑坡治理效果等级为第2级，即治理效果良好，防治目标基本达到，防治方案合理，防治工程的经济效益较好，将滑坡发生重大滑移的可能性有效降低。3)树坪滑坡每年仍有变形，后期还需要对其进行持续专业监测。

滑坡的应急治理效果评价可科学指导治理工作，节省工程开支，缩短施工时间等，评价结果还可为工程提供技术支持与安全保障。