山区高速公路滑坡风险评价模型制造技术

本发明专利技术涉及一种山区高速公路滑坡风险评价模型。该方法是基于模糊数学的原理，运用模糊综合评价法、德尔斐法和层次分析法等方法计算影响高速公路边坡的危险性和易损性的隶属度，进而得到滑坡风险的危险性和易损性指标评价级别。在此基础上，采用风险评价矩阵的方法来进行岩堆边坡的风险评价。该模型可以对可能遇到的边坡滑坡风险进行预测、识别、评估、分析，并在此基础上有效地处置风险，避免或减少滑坡地质灾害对国民经济和人民生命财产的危害，在对滑坡体的发展变化趋势做出判断和预报的基础上，可对其采取相应的治理或防范等措施。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种山区高速公路滑坡风险评价模型。
技术介绍
滑坡灾害是自然环境的一部分，是仅次于地震灾害和洪水灾害的一种严重的自然灾 害。滑坡对人类社会发展和经济建设的危害是世界性的，滑坡灾害给世界各国造成的经济 损失估计每年可达数十亿美元。山区高速公路的平、纵断面指标高，在修建过程中不可避 免地要对山体进行填挖，故滑坡发生密度大，频率高。此外，在高速公路工程建设中，如 果因为滑坡原因，工程不能及时发挥效益或使用中断，其间接损失更大。滑坡风险管理技术，是指人们对可能遇到的边坡滑坡风险进行预测、识别、评估、分 析，并在此基础上有效地处置风险，以最低成本实现最大安全保障的科学管理方法。滑坡 风险管理的流程也就包括滑坡风险因素识别、滑坡风险评价、滑坡风险控制与滑坡风险防 范等环环相扣、逐步深入的进程，通过滑坡风险管理，避免或减少滑坡地质灾害对国民经 济和人民生命财产的危害，在对滑坡体的发展变化趋势做出判断和预报的基础上，可对其 采取相应的治理或防范等措施。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种山区高速公路滑坡风险评价模型。本专利技术提出的山区高速公路滑坡风险评价模型，采用危险性和易损性指标对公路滑坡 风险进行评价，具体步骤为(l)对滑坡危险性进行评价时，通过危险性分级来考虑，将岩堆高速公路边坡的危险性分为很低(i)、低(n)、中等(m)、高(iv)和很高(v)五级，确定影响边坡稳定的二级指标 和分级标准，并采用专家评定法确定各指标的权重(表i);通过模糊数学计算，综合各 因子数据的分布特征，对连续性指标采用降半梯形分布计算其各级隶属度，对于离散型指标采用德尔斐法计算各级隶属度，进而得到岩堆边坡的危险性级别；模糊评判方法是应用模糊变换理论和最大隶属度原则，综合考虑被评判事物或其属性的相关因素，进行等级或者级别评价的一种方法，其基本的评价步骤为 确定评价指标集合"=^1，^..../^ ，各一级指标权重w = ,,w2....wj ;各一级评价指标集合",Av"i,…",、J ， 各二级指标权重w =~,.">^,..1^」，C/ = {w1,mv...w }x{//i,〃2....〃 }';",={ Wi,....w,、 }x{A,1,A,2...A }'，其中~表示第i个一级指标的第n个二级指标的危险性隶属度，U为滑坡风险的危险性隶属度；② 确定各指标评语集合，对危险性等级的评语集合^俾低(i),低(n),中等(ni),高(ir),很高(r》，(各指标评语具体级别分级标准可参见表i)③ 在模糊数学中，以隶属度来表征事物中的模糊界线，根据建立隶属度的基本原则，在危险性评价中，对于连续变量采用了降半梯形分布计算公式(1~5)确定隶属度函数而 对于离散型变量采用专家评定法确定隶属度函数即模糊评价矩阵(表2)。④ 确定评价指标大小的权重，具体的方法有专家咨询法、德尔斐法和层次分析法。表l影响岩堆边坡稳定的二级指标权重及危险性分级<table>table see original document page 5</column></row><table><table>table see original document page 6</column></row><table><formula>formula see original document page 6</formula><formula>formula see original document page 6</formula>t/v(X)=0R—Rx化(5)式(1) ~式(5)表示连续型变量的隶属度函数的公式，其中 ^人，^，p;，^表示岩堆边坡危险性分级的5级标准值(对于区间性指标，取其平均值)；^(x),J^(x)，^(x), (x),^(x)表示连续的隶属度函数； x表示实测值。表2表示离散型变量的隶属度确认表格。(如若某指标为II级(低)则隶属度为/i = {0.15,0.75,0.15,0.00,0.00})表2离散型指标隶属度级别隶属度u umuIVuvI级(很低)0.750.250.000.000.00II级(低)0.150.700.150.000.00in级(中)0.000.150.700.150.00rv级(高)0.000.000.150.700.15v级(很高)0.000.000.000.250.75(2)山区高速公路滑坡风险评价模型，对易损性进行分析时，把人员伤亡、道路、生 命线工程、桥梁、居住房屋、土地作为受灾体，分别对其进行易损性评价(表3)。隶属函 数及隶属度的选取与危险性评价时一致。表3岩堆边坡易损性评价受灾体类型易损性级别很低(I )低(II)中等(in)高(rv)很高(v)人员伤亡SI^l或MI>31<SI$31SF<3或 SI>3道路破坏长度(m)<100101~500501~1000訓1~2000>2000生命线工程无或轻微受 损，可正常 使用轻度损坏， 需小规模修 理较严重损坏，需 专门修理严重损坏， 需大规模专 门修理完全损坏，需 重建<table>table see original document page 8</column></row><table>本专利技术中，所述滑坡是指斜坡上的岩体或土体因某些原因在重力作用下沿一定的结构 面发生整体顺坡下滑现象或过程，俗称"走山"、"垮山"、"地滑"、"土溜"等。本专利技术中，所述危险性是指滑坡灾害自然属性特征的体现，它的核心要素是滑坡灾害 的活动程度。本专利技术中，所述易损性是指受灾体遭受边坡失事破坏机会的多少与发生损毁的难易程度。本专利技术中，所述层次分析法(AHP)是指将决策总是有关的元素分解成目标、准则、 方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法。该方法是美国运筹学家匹茨 堡大学教授萨蒂提出的一种层次权重决策分析方法。本专利技术具有以下优点1) 对可能遇到的边坡滑坡风险进行预测、识别、评估、分析，并在此基础上有效地 处置风险，以最低成本实现最大安全保障。2) 避免或减少滑坡地质灾害对国民经济和人民生命财产的危害，在对滑坡体的发展变化趋势做出判断和预报的基础上，可对其釆取相应的治理或防范等措施。 具体实施例方式下面通过实施例进一步说明本专利技术。在建的云南某高速公路14标k68+890 +990路段位于云贵高原与四川之过渡地带， 属中切割尖顶状中低山地貌类型。依据前述的理论框架对其进行风险评价。1.危险性模糊综合评判(1) 地质因素该滑坡体断层不发育，斜层理发育两组节理，滑坡下部存在较高陡临面，前缘临空面 坡度在60。以上，沟谷切割成v型，切割程度较高，岩石风化程度高，岩性为紫红色、紫 灰色中 厚层状泥岩，泥岩呈全 强风化，泥岩全风化呈粘土状，强风化呈碎石土状，碎 石呈块状结构，局部全风化泥岩呈散体结构。(2) 结构因素基岩强度中等，泥岩承载力值flc二300 400kpa，砂岩承载力值fk=350 500kp，基 岩面条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种山区高速公路滑坡风险评价模型，其特征在于采用危险性和易损性指标对公路滑坡风险进行评价，具体步骤为：　（１）对滑坡危险性进行评价时，将岩堆高速公路边坡的危险性分为很低（Ⅰ）、低（Ⅱ）、中等（Ⅲ）、高（Ⅳ）和很高（Ⅴ）五级，确定影响边 坡稳定的二级指标和分级标准，并采用专家评定法确定各指标的权重；通过模糊数学计算，综合各因子数据的分布特征，对于连续性指标采用降半梯形分布计算其各级隶属度，对于离散型指标采用德尔斐法计算各级隶属度，进而得到岩堆边坡的危险性级别；其基本的评价步骤为：　①确定评价指标集合ｕ＝｛μ↓［１］，μ↓［２］．．．．μ↓［ｎ］｝，各一级指标权重ｗ＝｛ｗ↓［１］，ｗ↓［２］．．．．ｗ↓［ｎ］｝；各一级评价指标集合ｕ↓［１］＝｛ｕ↓［ｉ，１］，ｕ↓［ｉ，２］．．．．ｕ↓［ｉ，ｎ］｝，各二级 指标权重ｗ↓［ｉ］＝｛ｗ↓［ｉ，１］，ｗ↓［ｉ，２］．．．．ｗ↓［ｉ，ｎ］｝，Ｕ＝｛ｗ↓［１］，ｗ↓［２］．．．．ｗ↓［ｎ］｝×｛μ↓［１］，μ↓［２］．．．．μ↓［ｎ］｝′；ｕ↓［ｉ］＝｛ｗ↓［ｉ，１］，ｗ↓［ｉ，２］．．．．ｗ↓［ｉ，ｎ］｝×｛μ↓［ｉ，１］，μ↓［ｉ，２］．．．．μ↓［ｉ，ｎ］｝′，其中μ↓［ｉ，ｎ］表示第ｉ个一级指标的第ｎ个二级指标的危险性隶属度，Ｕ为滑坡风险的危险性隶属度；　②确定各指标评语集合，对危险性等级的评语集合Ｖ＝｛很低（Ⅰ），低（Ⅱ） ，中等（Ⅲ），高（Ⅳ），很高（Ⅴ）｝；　③在模糊数学中，以隶属度来表征事物中的模糊界线，根据建立隶属度的基本原则，在危险性评价中，对于连续变量采用了降半梯形分布计算公式（１～５）确定隶属度函数而对于离散型变量采用专家评定法确定隶属度函 数即模糊评价矩阵；降半梯形分布计算公式如下：　＊＊＊　式（１）～式（５）表示连续型变量的隶属度函数的公式，其中：　Ｖ↓［１］，Ｖ↓［２］，Ｖ↓［３］，Ｖ↓［４］，Ｖ↓［５］表示岩堆边坡危险性分级的５级标准值，对于区间性指标，取 其平均值）；　Ｖ↓［Ⅰ］（ｘ），Ｖ↓［Ⅱ］（ｘ），Ｖ↓［Ⅲ］（ｘ），Ｖ↓［Ⅳ］（ｘ），Ｖ↓［Ⅴ］（ｘ）表示连续的隶属度函数；　ｘ表示实测值；　④确定评价指标大小的权重；　（２）山区高速公路滑坡风险评价模型，对易损性进行分析时 ，把人员伤亡、道路、生命线工程、桥梁、居住房屋、土地作为受灾体，分别对其进行易损性评价，隶属函数及隶属度的选取与危险性评价时一...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宏伟，刘忠强，薛亚东，李罡，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]