利用層次分析法對四川旺蒼彭家坡危巖穩(wěn)定性的分析

葉 鈴，裴向軍，程熙棚

（1.成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，成都 610059；2.四川省地質(zhì)礦勘查開發(fā)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊，成都 610213）

0 引言

礦產(chǎn)資源是國家社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要物質(zhì)基礎(chǔ)，但是隨著礦產(chǎn)開采力度的加大，礦區(qū)邊坡地質(zhì)災(zāi)害的增多也越來越引起人們的注意。本文選取四川省旺蒼縣彭家坡危巖為例，根據(jù)災(zāi)害發(fā)生前受到汶川5.12大地震影響及事發(fā)前實(shí)施爆破且有降雨的情況，采取層次分析法提出適宜的因子及參數(shù)，綜合判定該地區(qū)邊坡殘留危巖體的穩(wěn)定性。

鄧家坡位于四川省廣元市旺蒼縣境內(nèi)，由于石灰?guī)r礦山開采，在五大公路西側(cè)斜坡中部采礦形成高40～60m，坡度約90°的高陡基巖陡坎，2011年3月22日晚，陡坎北東側(cè)200m范圍發(fā)生崩滑變形，總方量約為39.2萬m3，造成2人死亡4人受傷，2輛挖掘機(jī)被埋，其下五權(quán)至大河公路被阻斷?；掳l(fā)生后在后緣陡砍處殘留了3塊危巖體，分別為WY1、WY2、WY3。

1 工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

場區(qū)地貌類型為構(gòu)造侵蝕中山地形，場區(qū)微地貌屬斜坡地形，斜坡相對高差200m左右，斜坡走向234°。整體北西高，南東低，為秦嶺東西向構(gòu)造體系南緣的組成部分。

1.2 地層巖性

區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的地層主要有第四系松散層堆積、三迭系（T3）。第四系殘坡積物主要分布于斜坡上部表層；第四系沖洪積物主要分布于五郎河河谷平壩區(qū)。三迭系（T3）出露于工作區(qū)山體斜坡上部及中部采礦形成的陡坎處，巖性為灰色、灰黑色色塊狀灰?guī)r，巖體表層強(qiáng)風(fēng)化，裂隙較發(fā)育，裂隙面有溶蝕現(xiàn)象。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)位于米倉山構(gòu)造帶。米倉山構(gòu)造帶總體為E—W走向的大型復(fù)背斜，在其兩翼上發(fā)育一系列的近E—W向次級褶皺。危巖體處于背斜東翼接近核部地帶，構(gòu)造裂隙較發(fā)育，無斷裂通過。

2 危巖體特征

區(qū)域發(fā)育3處危巖（WY1～WY3），WY1和WY2危巖體部分巖體已發(fā)生崩滑，并在坡頂陡崖處殘留有未完全崩落的危巖體。通過對整個危巖區(qū)的實(shí)地調(diào)查，危巖分布區(qū)為陡崖地形，地層巖性為灰?guī)r，受構(gòu)造和溶蝕影響，多處發(fā)育溶蝕裂隙。

三處危巖體均受3組結(jié)構(gòu)面控制：（1）343°∠79°，延伸長10～30m，裂面平直光滑，張開2～4cm，泥質(zhì)充填，間距3～5m；（2）64°∠83°，延伸長3～4m，裂面平直光滑，張開2～6cm，無充填，間距3～8m；（3）144°∠38°（層面產(chǎn)狀），傾向坡外，層面較平直。危巖體具體特征及誘發(fā)因素見表1。彭家坡危巖屬于典型的滑移式危巖，它的形成主要有以下因素：

（1）2008年汶川爆發(fā)了8.0級大地震，該區(qū)屬于大地震波及區(qū)，斜坡表面出現(xiàn)零星掉塊，巖體受到損傷。

表1 危巖體基本情況表

（2）該區(qū)巖性單一，為中厚層灰?guī)r，因為灰?guī)r易被溶蝕的特性，在危巖體頂部發(fā)育多條溶蝕裂隙，雨水沿著這些裂隙滲入灰?guī)r層面，經(jīng)過長時間的溶蝕慢慢地在灰?guī)r層面間形成一層軟弱的泥化夾層，隨著泥化夾層的貫通，巖體底部的摩擦阻力也隨之降低，使之前穩(wěn)定的巖體向不穩(wěn)定的狀態(tài)過度。

（3）礦區(qū)采礦開挖坡腳導(dǎo)致坡體發(fā)生崩滑，使得危巖體前緣臨空，應(yīng)力重新分布。

（4）發(fā)生崩滑前夢銘石灰廠多次對開采邊坡進(jìn)行爆破作業(yè)，不斷地對巖體結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，降低巖體強(qiáng)度。根據(jù)歐陽吉等［1］的研究可知：爆破后受層裂效應(yīng)的影響，含軟弱夾層的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性系數(shù)將降低為原有的30%～35%。

（5）雨水的滲入使得巖體結(jié)構(gòu)面上的正壓力降低，同時孔隙水壓力的楔入作用，加快了巖體結(jié)構(gòu)的破壞，在動水壓力的作用下，邊坡中某些巖土體軟弱結(jié)構(gòu)面以及巖體中某些接觸面上的顆粒為滲透水所轉(zhuǎn)移，使巖土體產(chǎn)生滲透變形，強(qiáng)度降低而產(chǎn)生變形破壞。

3 層次分析法評價危巖穩(wěn)定性

層次分析法（簡稱AHP）是美國運(yùn)籌學(xué)家薩蒂于20世紀(jì)70年代初提出的一種層次權(quán)重決策分析方法。在處理邊坡危巖的問題中，我們同樣可以采用這種方法達(dá)到評價其穩(wěn)定性的目的。將危巖的穩(wěn)定性作為目標(biāo)，達(dá)到這個目標(biāo)需要若干因素（方案），根據(jù)地質(zhì)工作者自己的經(jīng)驗判斷衡量各個因素對于目標(biāo)是否能實(shí)現(xiàn)的貢獻(xiàn)程度，合理地給出每個因素的權(quán)數(shù)，進(jìn)而對危巖的穩(wěn)定性進(jìn)行評價［2］。筆者根據(jù)彭家坡危巖的實(shí)際情況，選取了對于該處危巖影響最大的10個因子作為危巖危險度等級的預(yù)測因素因子（圖1），得出判別因子的權(quán)向量，并通過危巖的危險性計算模型得出危巖的危險性等級。為了對危巖體的穩(wěn)定性進(jìn)行定性的評價，通常將危險性等級分為：危險性?。á瘢?、危險性中等（Ⅱ）、危險性大（Ⅲ）這3類［3］，見表2。彭家坡危巖體的預(yù)測因子分級依據(jù)見表3。

圖1 彭家坡危巖體穩(wěn)定性評價層次模型

表2 危巖穩(wěn)定性劃分等級

表3 彭家坡危巖體穩(wěn)定性預(yù)測因子分級表

續(xù)表3

表4 1～9標(biāo)度意義表

根據(jù)表4所示標(biāo)度法，將這10個判別因子進(jìn)行 兩兩比較，得到判別矩陣見表5。

表5 WY1穩(wěn)定性判別矩陣

通過計算WY 1穩(wěn)定性判別矩陣得出最大特征根λmax＝10.94，歸一化特征向量W ＝ （0.036 4，0.081 1，0.055 4，0.235 0，0.094 7，0.027 7，0.108 2，0.041 6，0.199 2，0.116 6）。為保證判別矩陣的準(zhǔn)確性，根據(jù)矩陣的一致性指標(biāo)公式得出RC＝0.07＜0.1，判斷矩陣具有良好的一致性［3］。

特征向量W 可作為判別因子的權(quán)向量，根據(jù)危巖危險性等級計算模型模型中：Dl——危巖體的危險度；

Ii——判別因子作用指數(shù)，共分為3個等級作用指數(shù)：Ii＝1（危險性大）；Ii＝0.618（危險性中等）；Ii＝0.382（危險性小）。

計算得出WY1危險度Dl＝0.75。根據(jù)表6可知WY1危險等級為Ⅰ級，危害程度大。同理可求出WY2、WY3危險性均大于0.7，危害程度大，需要采取措施進(jìn)行治理［4］。

表6 危巖危險等級判別表

4 結(jié)語

本文通過對彭家坡危巖的調(diào)查，闡明其特征及誘發(fā)因素。在危巖體穩(wěn)定性計算中采用層次分析法對危巖體的危險性進(jìn)行定性的評價。通過計算分析可知彭家坡危巖體危險性較大，需要立即采取有針對性的治理措施。

［1］歐陽吉，鄭爽英，張繼春，等.爆破作用對軟弱夾層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性影響實(shí)驗研究［J］.爆破，2009，26（1）：10－14.

［2］唐浩，溫海峰.基于模糊評價法的水麻路危巖災(zāi)害性風(fēng)險評價［J］.山西建筑，2010，36：283－285.

［3］劉莉，余宏明，程江濤.層次分析—模糊綜合評價法在滑坡工程中的應(yīng)用［J］.三峽大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2008，30（2）：43－47.

［4］歐武濤，王偉.層次分析法在危巖穩(wěn)定性評價中的應(yīng)用——以重慶渝北區(qū)老巖危巖為例［J］.重慶交通大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2011，30（1）：250－253.