针对山区公路边坡安全性多因子评价方法的探究

成语

(中国市政工程西南设计研究总院，四川 成都 610000)

我国社会经济的发展及国民经济水平的提高，为我国交通运输业提出更高的要求，交通规划规模不断扩大，而我国山地地形较广，山区公路是公路网络规划的重要部分，而山区公路的挖方工程量较大，这直接导致公路路堑边坡的大量形成，而具有较高高度及大规模的公路边坡坡体，在常年的风化及雨水冲击等自然力作用下，总是容易发生边坡坍塌、滑坡及坡面泥石流等病害，严重影响到山区公路安全，为国家及个人造成极大损失。因此，对公路安全性，尤其是山区公路边坡安全性的评价分析是相当必要的，这为公路交通事故灾害的防治提供可靠基础依据，是保障公路交通安全的重要手段。对山区公路边坡安全性的评价分析，可以选用综合边坡形态、地质、水文及人为等影响因子的多因子评价方法，通过边坡安全性多因子评价系统的建立，对山区公路边坡安全性进行有效评价。

1 山区公路边坡现状

山区公路边坡由于成因、岩性、坡度、坡高以及安全性等的不同可分为不同种类，如按其成因可分为人工边坡与自然斜坡、按岩性不同可分为土质边坡与岩质边坡、而按安全性可分为稳定坡、不稳定坡以及已失稳坡等，不同种类的边坡，其所反映的主要特征也不同，因此，对边坡安全性的分析与评价方法的探索难度也较大，近些年来出现的神经元网络法、可靠度分析法以及专家系统法等，都为边坡安全性分析与边坡防护作出很大贡献。

目前我国对公路边坡设计主要采用工程类比法及自然坡角法，但对于边坡安全性的影响因素考虑不够周全，为公路边坡安全埋下诸多隐患。并且边坡设计都考虑坡面稳定安全，或采用支挡、锚固剂土工加筋等防治加固措施，缺乏对生态防护的认识与重视，没有基于生态保护进行设计，使得公路边坡受环境气候等自然影响限制极大，尤其是滑坡、边坡坍塌积坡面泥石流等自然灾害相当严重。这就需要对公路边坡安全性更加重视，从影响边坡安全性的诸多因素出发，对其安全性进行综合整体的评价。

2 建立边坡安全性多因子评价系统

2.1 边坡安全性评价因子

边坡防护系统较为复杂，受很多环境气候因素的影响，但根据实际情况的不同，影响边坡安全性的因子也不尽相同，这是影响山区公路边坡的安全性因子由于受环境条件的制约而呈可变性、随机性及模糊性，也就说，山区公路边坡安全性影响因子并不是一个可清楚确定的概念，这些有复杂非线性关系的边坡安全性因子对边坡防护影响权重也是不确定的、变化的，所以要结合山区公路边坡的具体实际情况，选择边坡防护需要的评价因子，而所选用的评价方法，要有可以处理可确定信息的能力，还要能同时具有处理不确定性信息的非线性动态的能力。

本文边坡安全性多因子评价系统的建立所选用的评价因子，主要有边坡形态因子、地质因子、水文因子以及人为因子这四个一级因子，以及组成这四个因子的九个二级因子，其中边坡形态因子是对边坡形象的反映，地质因子包括边坡主体与边坡主体的反映特征，水文因子尤其提高了边坡危险性，而人为因子则主要指边坡受人类活动的影响。另外，九个二级因子分别为：组成边坡形态因子的坡高与坡度，组成地质因子的边坡岩体结构、坡体风化程度以及坡向与结构面的关系，组成水文因子的有坡面湿润程度以及地面覆盖，而组成人为因子的有边坡维护以及坡顶荷重。

2.2 确定评价因子权重

将边坡安全性设定为目标层，一级因子为决策层，而二级因子为要素层，则需要对评价因子的危险性贡献度大小及因子权重进行确定：

（1）确定评价因子的危险性贡献度大小。通过统计分析法对边坡安全性的评价因子贡献程度作出合理的综合性分析，再结合过去的大量实验经验可确定各评价因子的贡献度大小如下：边坡形态因子对边坡安全性的贡献度为3，地质因子贡献度为4，水文因子贡献度为1，而人为因子的贡献度为0.5。也就是说，对山区公路边坡安全性的影响从大到小的顺序依次为地质因子＞边坡形态因子＞水文因子＞人为因子。

（2）确定评价因子权重。权重是对各项指标相对的重要程度的集中体现，综合评估在确定评分标准及指标体系的基础上，主要取决于指标权重，即是说，综合评估的可信程度直接受到指标权重合理性的影响。本文确定评价因子权重的方法主要采取的是层次分析法以及德尔菲法，再结合向量归一化进行计算，可求取各评价因子的向量，其中边坡形态因子的特征向量为0.353，地质因子的向量为0.47，水文因子向量为0.118，而人为因子的向量为0.059，也就是它们所对应的因子权重。

对于评价合理性问题，作为重要指标的评价因子取值范围还没有较全面系统的研究，本文以宁波市山区公路边坡为例，结合其边坡特点对其边坡安全性评价因子权重进行确定，具体见表1：

表1

3 对多因子评价的结果分析

通过边坡安全性多因子评价系统的评估体系，可以结合工程类比经验来对评估基准值进行确定。所谓工程类比法，其实就是根据其他工程中危险性已经确定的情况，再结合实际工程特征找出具有相同特征的危险性进行基准值评估，通常可借鉴的其他工程以确定危险性分为三类，即为评估基准值小于9的较小危险性、评估基准值为9至12.5的中等危险性以及评估基准值大于12.5的较大危险性，然后基于工程实际情况并通过工程类比法对边坡危险性进行确定。

4 边坡安全性多因子评价的验证

本文对边坡安全性多因子评价的验证，主要以宁波市山区公路为例，选取10个公路边坡，结合折线形滑面法并通过安全性公式计算或工程类比法与多因子评价法进行比较，对所选公路边坡安全性多因子评价进行验证，具体结果见下表所示（其中方法一为安全性计算或工程类比法，而方法二为多因子评价法见表2）。

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结语

综上所述，山区公路边坡安全性的影响因子，主要有坡高与坡度等边坡形态、地质结构构造、水文水质以及人为因素等，而根据边坡安全性多因子评价系统的有效评估可知，有四分之一的现状边坡危险性较大，而余下四分之三的危险性为小到中等级危险，而该评价系统不仅操作简便，还有较好的符合性，可用于对山区公路边坡安全性的评价分析。总之，山区公路边坡的不安全因素，为公路网络规划的实现及公路交通条件的改善埋下诸多隐患，必须对其安全性进行合理评价分析，并采取有效防治措施，才能有效改善山区公路交通状况，确保交通安全。

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