唐羽舒 苏培东* 戚宗轲

1.西南石油大学地球科学与技术学院 四川成都 610500；2.中铁西北科学研究院有限公司 甘肃兰州 730000

边坡开挖风险是评价公路安全性的重要影响因素。目前，许多发达国家的边坡风险管理体系已十分完善，国内对于边坡风险管理评价系统的研究工作虽起步较晚，近年来也得到了一些成果。本文以G4217汶马高速为依托，通过工程实例证明在指导设计的过程中，通过有限的工程地质信息，识别工程中具有开挖风险的路堑边坡，并对其进行风险等级划分是必要且有效的。

1 公路边坡开挖风险评价指标体系构建

路堑边坡开挖的安全性受多种因素共同影响，与施工建造、运营维护阶段实际的边坡风险评价不同的是，由于基础资料有限以及设计工作的时效性，设计阶段的边坡风险评价具有一定的预测性，在影响因子的识别与选择工作中应予以考虑。通过影响因子的识别与选择，构建指标体系如图1：

图1 风险分级指标体系Fig.1Risk Classification Index System

2 公路边坡开挖风险评价与风险分级

2.1 风险指标权重计算

本文以工程地质条件的六个基础指标权重计算为例，计算过程如下：

(1)构建判断矩阵：

(2)判断矩阵的最大特征值及特征向量：

计算得判断矩阵特征值λmax=6.2616，归一化处理后的特征向量为(0.294 0.198 0.179 0.122 0.109 0.098)T。

(3)判断矩阵的一致性检验：

满足一致性条件，基础指标权重分配合理。

(4)计算得到分类指标及其基础指标的权重分配如下：

A=0.220=(0.400 0.400 0.200)T

B=0.201=(0.250 0.750)T

C=0.460=(0.294 0.198 0.179 0.122 0.109 0.098)T

D=0.119=(0.198 0.168 0.395 0.239)T

2.2 风险评价等级与评价标准

根据西部山区工程特点，将边坡风险开挖分为4个风险等级，见表1：

表1 风险评价等级Table1 Risk assessment level

设基础指标集Ui={Ai，Bi，Ci，Di}，分类指标集U={A，B，C，D}，一级权重评语集B={b1，b2，b3，b4}，决策目标集V={v1，v2，v3，v4}。根据模糊数学理论，得到以下关系式：

B=Ri·Ui

V=U·R

根据最大隶属度原则，决策目标:

v=max{v1，v2，v3，v4}

2.3 风险评价标准

在模糊数学理论中，“隶属度”被用来描述事物的权重。本文选取的离散型指标采用德菲尔法确定其隶属度见表1括号中数据，连续型指标采用“偏小型半梯形”函数确定其隶属度。

3 工程实例

汶川—马尔康高速公路K121+220～K121+550右侧边坡工点概况如下：边坡开挖高度32m，放坡比例1∶0.75，基岩面倾角30°～60°；采用机械开挖，坡面基岩倾向与开挖面倾向相反，形成逆向坡；斜坡覆盖层为崩坡积碎石土和块石土，岩体卸荷裂隙发育，工点及附近斜坡未见地下水露头；年降水量753mm，年均无霜期120天；区内次生地质灾害多，不良地质发育，工程地质条件较差；坡体偶见植被，地震基本烈度为Ⅶ度，地震动峰值加速度为0.15g。对该边坡进行风险评价分级，计算过程如下：

(1)一级评语集B：

b1=R1·A

=(0.1600 0.4280 0.3320 0.0800)T

计算可得:

b2=(0.4750 0.2250 0.2125 0.0875)T

b3=(0.0763 0.0416 0.2413 0.6408)T

b4=(0.2239 0.1121 0.5024 0.3616)T

(2)决策目标集V：

V=U·R

=(0.1686 0.1719 0.2865 0.3730)T

则v=max{v1，v2，v3，v4}=v4=0.3730(极高风险)

根据汶马高速A10设计标段(全长55.989千米)55个挖方边坡工程概况逐一对其进行开挖风险分级评价，得出结果已建成通车的汶马高速设计资料基本符合，中、高、极高风险边坡占比较高。

结论

(1)选取的评价指标可从工程资料中获得，评价结果有一定的预测性和时效性。

(2)通过分类指标的权重计算，可知工程地质条件在边坡安全性评价中所占的比重最高，其次为边坡规模与边坡开挖方式，自然条件最低。边坡设计时宜将工程地质条件作为控制因素，调整优化设计方案，保证边坡安全。

(3)通过工程实例检验，证明模糊综合评价法对西部山区边坡安全性评价结果可靠。应用模糊综合评价法对西部山区边坡开挖风险分级，可以有效提高设计阶段边坡工程的风险预测与风险应对的水平，具有重要的现实意义和实用价值。