層次分析法在水電工程高邊坡風(fēng)險評估中的應(yīng)用

石小慶黃倩花

（1.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西渭南 714000；2.陜西渭南高新區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，陜西渭南 714000）

層次分析法在水電工程高邊坡風(fēng)險評估中的應(yīng)用

石小慶1黃倩花2

（1.陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西渭南 714000；2.陜西渭南高新區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，陜西渭南 714000）

某大型水電工程左岸高邊坡工程規(guī)模巨大，左岸基礎(chǔ)地質(zhì)條件非常復(fù)雜，邊坡的安全穩(wěn)定對整個主體工程的安全順利施工有嚴(yán)重的影響，左岸邊坡的安全穩(wěn)定性問題不容忽視。利用層次分析法構(gòu)建遞階層次結(jié)構(gòu)，采用專家打分法給每個影響因子主觀賦值，最后計(jì)算出高邊坡加固前后的風(fēng)險評價值，對高邊坡加固前后進(jìn)行風(fēng)險評價。

層次分析法 高邊坡 風(fēng)險

1 引言

常見的邊坡穩(wěn)定分析方法主要有極限平衡理論、有限單元法、模糊綜合評價法、灰色聚類評價法、可靠度分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、塑性極限分析等評價方法，這些評價方法各有所長，但都存在一定程度的缺陷和局限性，有的算法過于復(fù)雜，有的可操作性不強(qiáng)，有的誤差過大。而層次分析法是一種定性與定量分析相結(jié)合的多目標(biāo)決策分析方法，將復(fù)雜的問題分解成多個組成因素，通過建立遞階層次結(jié)構(gòu)，將復(fù)雜的指標(biāo)進(jìn)行分級分類，建立層次分析圖，能較全面的涵蓋影響邊坡穩(wěn)定性的因素，對高邊坡進(jìn)行風(fēng)險評價，能較大程度的克服以上方法的缺陷，簡化計(jì)算。

2 層次分析法在某水電工程左岸高邊坡風(fēng)險評估中的應(yīng)用

2.1 高邊坡風(fēng)險因素識別及權(quán)重值估計(jì)

（1）左岸高邊坡風(fēng)險因素層次模型的建立。高邊坡風(fēng)險評價的層次結(jié)構(gòu)模型以左岸高邊坡總風(fēng)險作為第一層，第二層由巖體質(zhì)量、地應(yīng)力、水因素、邊坡形態(tài)、地震和其他因素6個因素組成，并進(jìn)一步細(xì)分成為第三層共20個因子項(xiàng)。左岸高邊坡層次結(jié)構(gòu)模型見圖1。

（2）根據(jù)層次結(jié)構(gòu)模型，對風(fēng)險因素進(jìn)行評價。

首先對模型中的各個指標(biāo)因素賦權(quán)。如，總目標(biāo)層 A=（B1，B2，B3，B4，B5，B6），通過咨詢數(shù)位專門研究該水電站左岸高邊坡的專家，根據(jù)風(fēng)險標(biāo)度規(guī)定進(jìn)行取值，可得判斷矩陣B為：

表1 某水電站左岸高邊坡風(fēng)險因子權(quán)重值及評估值

然后利用和法求取各個因素的權(quán)重值，得權(quán)重向量：

得出 CR =0. 068＜0.1，滿足一致性要求。

同理，巖體質(zhì)量 B1= （C11，C12，C13，C14），其判斷矩陣B1為：求其權(quán)重向量為：

且 λmax=5.231，得出 CR =0 .052＜0.1，滿足一致性要求。

水因素 B2= （C21，C22，C23），其判斷矩陣 B2為：

求其權(quán)重向量為： W2=（0.6 23，0.137，0.240）。且 λmax=3.018，得出 CR =0. 016＜0.1，滿足一致性要求。

地應(yīng)力因素 B3= （C31，C32），其判斷矩陣B3為：

求其權(quán)重向量為： W3=（0.8 33，0.167）。且 λmax=2，得出CR =0＜0.1，滿足一致性要求。

邊坡結(jié)構(gòu)形態(tài)因素 B4= （C41，C42，C43，C44，C45），其判斷矩陣B4為：

求其權(quán)重向量為： W4=（0.1 14，0.052，0.189，0.189，0.457）。且λmax=5.086，得出 CR =0. 019＜0.1，滿足一致性要求。

地震因素 B5= （C51，C52，C53），其判斷矩陣B5為：

求其權(quán)重向量為： W5=（0.6 33，0.260，0.106）。且 λmax=3.039，得出 CR =0. 033＜0.1，滿足一致性要求。

其他因素 B6= （C61，C62，C63），其判斷矩陣 B6為：

求其權(quán)重向量為： W6=（0.7 24，0.193，0.083）。且 λmax=3.066，得出 CR =0. 057＜0.1，滿足一致性要求。

將兩層因素相對權(quán)重綜合計(jì)算后得到各因素相對于總目標(biāo)層的綜合權(quán)重值，見表1。

其中風(fēng)險因素的各個指標(biāo)的具體評估值根據(jù)對左岸邊坡的現(xiàn)場勘察和各項(xiàng)因素試驗(yàn)實(shí)測值進(jìn)行評價。

2.2 左岸高邊坡風(fēng)險值等級

因此加固前邊坡風(fēng)險值：

R=0.343×5.07+0.066×5.38+0.179×5.83+0.317× 6.65+0.059×5.63+0.035×4.92=5.8

根據(jù)風(fēng)險值等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，加固前，基于風(fēng)險值的邊坡風(fēng)險等級為Ⅱ級。

加固后邊坡風(fēng)險值：

R=0.343×5.07+0.066×5.38+0.179×2.83+0.317× 2.68+0.059×5.27+0.035×3.47=3.9

根據(jù)風(fēng)險值等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，加固后，基于風(fēng)險值的邊坡風(fēng)險等級為Ⅳ級。

可見，加固前左岸高邊坡風(fēng)險較大，這樣風(fēng)險因素一旦發(fā)生不利于邊坡穩(wěn)定的變化，邊坡總風(fēng)險就會進(jìn)一步惡化而發(fā)生邊坡災(zāi)害事故。而加固后，邊坡風(fēng)險值明顯減小，進(jìn)一步加強(qiáng)了邊坡的穩(wěn)定性，因此對進(jìn)行邊坡加固和治理是必須的。

3 結(jié)語

（1）層次分析法能將復(fù)雜的高邊坡問題進(jìn)行分層次的、擬定量的、規(guī)范化的處理，充分考慮各個方面的影響因素，使評價結(jié)果更能反映實(shí)際情況，計(jì)算簡單，便于推廣，實(shí)際應(yīng)用價值大。

（2）根據(jù)層次分析法，加固后的高邊坡風(fēng)險值明顯小于加固前的，因此對邊坡進(jìn)行加固和治理是必須的。