基于AHP法的斷層破碎帶各級影響區(qū)域的確定
——以廣州市斷層破碎帶對工程建設(shè)的影響分析為例

鐘珍瑜，李伍平

（廣州大學(xué) 土木工程學(xué)院，廣東 廣州 510006）

基于AHP法的斷層破碎帶各級影響區(qū)域的確定
——以廣州市斷層破碎帶對工程建設(shè)的影響分析為例

鐘珍瑜，李伍平

（廣州大學(xué) 土木工程學(xué)院，廣東 廣州 510006）

本文以廣州市斷層破碎帶為例，分析總結(jié)前人對斷層破碎帶的分類，從工程建設(shè)角度出發(fā)，綜合考慮斷層破碎帶的規(guī)模及其活動性，提出新的斷層破碎帶分類.采用層次分析（AHP）法，建立多層次目標(biāo)體系，從而確定不同類型斷層破碎帶的影響度因子，進(jìn)而界定斷裂破碎帶周邊不同安全等級區(qū)域的邊界距離.為城市規(guī)劃、建設(shè)和防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù).

斷層破碎帶；層次分析法；相對重要性權(quán)重；各級影響區(qū)域

隨著城市建設(shè)步伐的加快以及對斷層危害性的認(rèn)識加深，斷層在城市建設(shè)過程中的影響已引起高度重視.過去的工程建設(shè)通?？梢酝ㄟ^工程地質(zhì)選址來回避斷層破碎帶.現(xiàn)在隨著城市人口密度的增加、城市用地日趨緊張，工程建設(shè)必然不同程度的臨近甚至跨越斷層.斷層引起的地質(zhì)災(zāi)害除了自身造成的破壞以外，還會因建筑和基礎(chǔ)設(shè)施工程損壞造成次生災(zāi)害，而這往往比其直接造成的損失更為嚴(yán)重.界定斷層的影響范圍，及其對工程建設(shè)的影響程度，對城市規(guī)劃、建設(shè)和防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義.

1 結(jié)合工程建設(shè)實際提出新的斷裂分類方式

斷裂的分類方法繁多，涉及到很多的因素問題，如地質(zhì)背景、運動方式、力學(xué)機(jī)制和發(fā)現(xiàn)方式等因素.目前主要有以下幾種分類方式.

斷層由巖體內(nèi)部產(chǎn)生的壓應(yīng)力、張應(yīng)力或扭應(yīng)力 (剪應(yīng)力)作用形成的，因此，按力學(xué)性質(zhì)可將斷層分為如下幾種：扭性斷層、壓扭性斷層、壓性斷層、張性斷層、直立斷層.

在斷裂探查中，對于一般斷層采用實地踏勘通過地表露頭推測的方法探查斷層破碎帶，對于隱伏斷層國內(nèi)外都是以人工地震方法為最主要手段，通過人工地震的反射波與入射波的波形圖變化來解譯出隱伏斷層的所在，所以按照發(fā)現(xiàn)方式不同分為：物探/鉆探推測隱伏斷裂、推測隱伏斷裂、實測正斷層、推測正斷層、實測逆斷層、推測逆斷層、平移斷層、實測性質(zhì)不明斷層、推測性質(zhì)不明斷層.

根據(jù)地質(zhì)地貌和構(gòu)造特點，從斷裂破碎帶遙感影像強度、條帶寬窄、延伸距離、構(gòu)造規(guī)模等因素來分類可將斷裂規(guī)模分為三級：一級斷裂、二級斷裂跟三級斷裂.這種分類方式綜合了不同規(guī)模以及不同發(fā)現(xiàn)方式的斷層對工程建設(shè)的影響程度，比較全面的考慮了斷層的影響，該分類方式在考慮斷層對工程建設(shè)的影響時是比較詳盡的一種分類方式.

2 采用AHP法斷層確定各級影響范圍

在工程建設(shè)過程當(dāng)中，我們對斷層破碎帶的處理一般是采用避讓法，即避開斷層破碎帶的影響區(qū)域.但有些工程由于實際情況限制無法避讓，這種情況一般采用地基處理方法來解決.基于以上原因，工程建設(shè)前如果能確定建設(shè)區(qū)域受斷層破碎帶的影響多大，則能在工程建設(shè)初期選擇合理的避讓距離或者選擇合理的地基處理方法.筆者以廣州市為例采用層次分析法（AHP）對斷層不同安全等級影響區(qū)域范圍進(jìn)行界定.據(jù)層次分析法，建立多層次目標(biāo)體系，將問題條理化.然后進(jìn)行排序計算，為了將比較判斷定量化，層次分析法引入1—9比率標(biāo)度方法，并形成判斷矩陣，然后計算判斷矩陣的最大特征根及其對應(yīng)的特征向量，計算出某一層元素相對于上一層次某一個元素的相對重要性權(quán)值.在計算出某一層次相對于上一層次各個因素的單排序權(quán)值后，用上一層次因素本身的權(quán)值加權(quán)綜合，即可計算出某層因素相對于上一層整個層次的相對重要性權(quán)值，即層次總排序權(quán)值.

3 判斷矩陣的一致性檢驗

據(jù)檢驗判斷矩陣一致性合理之后層次分析法有:元素Ci的相對重要性權(quán)重依下式計算：

4 以廣州市斷層破碎帶為例計算相對重要性權(quán)值

4.1 構(gòu)造判斷矩陣與一致性檢驗

5 廣州市斷層破碎帶各級影響范圍確定

斷層破碎帶對工程建設(shè)的影響與離斷層的距離有關(guān)，所以按照與斷層的距離遠(yuǎn)近將斷層的影響區(qū)域劃分為四級，即影響劇烈區(qū)、影響較劇烈區(qū)、影響中等區(qū)與影響較小區(qū).斷層影響區(qū)以外的區(qū)域為安全區(qū)，要對各種不同類型的斷層影響區(qū)進(jìn)行等級劃分，必需先確定其中一種類型斷層的各個影響區(qū)的范圍.然后以該斷層的各級影響范圍作為標(biāo)準(zhǔn)，并假設(shè)各類斷層的各級影響區(qū)域按照影響度因素比例呈線性變化規(guī)律.

假設(shè)已知X 1斷層相對重要性權(quán)重為β1，及其各級影響區(qū)域(單位：m)

(影響劇烈區(qū)；影響較劇烈區(qū)；影響中等區(qū)；影響較小區(qū)；無影響區(qū))=(0-a；a-b；b-c；c-d；大于d)

若X 2斷層相對重要性權(quán)重為β2，則X 2斷裂各級影響區(qū)域邊界距離D 2為：

D2=t×D 1

其中:D 1、D 2分別為X 1、X 2斷層各級影響區(qū)邊界距離；t=β2/β1；β1、β2為X 1、X 2斷層相對重要性權(quán)重；

通過以上計算即可以得出X 2斷裂各級影響區(qū)域的范圍為（單位m）：

X2斷裂各級影響區(qū)范圍=(0-at；at-BT；BT-c t；ct-dt；大于dt)

基于廣州市斷層破碎帶的基本情況、翻閱大量工程實踐資料.可以確定一級實測斷裂的各級影響區(qū)域的范圍為（單位m）：

(影響劇烈區(qū)；影響較劇烈區(qū)；影響中等區(qū)；影響較小區(qū)；無影響區(qū))=（0-50；50-100；100-500；500-2000；大于2000)

依據(jù)上法，則各斷層破碎帶各級影響區(qū)范圍如表1：

6 總結(jié)

表1 廣州市各類斷層破碎帶各級影響區(qū)域范圍

文章結(jié)合廣州市工程建設(shè)實際情況綜合原有的斷層各種分類標(biāo)準(zhǔn)，提出新的斷層分類方式.然后建立多層次目標(biāo)體系采用層次分析法（AHP）對廣州斷層不同安全等級影響區(qū)域范圍進(jìn)行界定，并得出廣州市各類斷層破碎帶不同安全等級影響區(qū)域范圍，對實際工程建設(shè)與城市規(guī)劃具有重要的意義.

但是該方法確定斷層的影響范圍也存在一定的不足之處，比如：判斷矩陣的構(gòu)造受判斷人的主觀因素影響比較大，在指標(biāo)的兩兩比較的過程當(dāng)中要求研究人員有豐富的工程經(jīng)驗與實際數(shù)據(jù)的支撐.在確定斷層各級影響范圍的過程中，標(biāo)準(zhǔn)斷層緩沖距離的確定也受人為因素影響較大，這時就要求研究人員有較好的學(xué)科素養(yǎng)，并翻閱大量的工程資料以及結(jié)合當(dāng)?shù)財鄬拥幕顒託v史來判定.

TU42

A

1673-260X（2010）03-0130-02

該論文研究受導(dǎo)師項目基金支持，項目為：廣州市城市地質(zhì)調(diào)查項目（一）：項目編號：PSP-GD-0206132-1；工作編號：121201051116-3