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安全系统工程基础上滑坡灾害研究及分析

2020-11-20 152 上传者：管理员

摘要：针对目前山体滑坡问题的严重性,深入了解滑坡的危险隐患,对滑坡产生诱因以及如何预防展开讨论,利用安全系统工程的分析方法对山体滑坡进行定性研究,对各因素进行辨识。通过对各因素进行定量分析,从而确立风险大小,进一步进行风险分级。进行风险防控,提出对应措施。采取预测分析,防治结合,准确监控的思路,根据安全分析的结果,有针对性的拟定方案,加强管理,对滑坡灾害进行准确有效的分析及控制。

关键词：
安全分析
安全系统工程
山体滑坡
滑坡
防治结合
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1、概述

滑坡灾害是最常见的地质灾害之一。山体面积占我国总面积的66.6%[1],随着地壳运动加剧以及人类工程活动范围扩大，滑坡等地质灾害频发。一方面由于山体地质结构错综复杂，若受地震的影响[2]，内部结构遭到破坏更易导致滑坡；另一方面，由于人工活动导致森林等植被覆盖率降低，一旦遭受强降雨情况，极易形成滑坡灾害，它会以崩塌、阻塞等形式对人工设施进行破坏，甚至人员伤亡。

山体滑坡具有突发性、急速性、难预测性，灾害一旦发生会产生不可逆的后果，人员难生还，设施难恢复。因此，分析了解滑坡的空间的具体分布特征[3]、研究滑坡影响因素，对各因素定量分析对灾害预防是迫切需要的。目前外对滑坡灾害有很多研究和分析的方法，其中GPS[4]、全站仪等遥感技术和WSN传感技术[5]对滑坡的检测和监控最为流行。但由于滑坡自身特点的局限性，现在还不可能通过技术手段完全对滑坡灾害进行预防和避免。

因此，在通过研究滑坡时位置高度、山体坡度、水量等关系，分析了大量国内外滑坡的空间分布情况得出了降雨、土质、地形以及人工因素为最主要的滑坡影响因素[6]。基于此，应用安全系统工程[7]对滑坡进行定性与定量分析和研究是一种有针对性的分析方法。

2、滑坡灾害危险源分析

2.1 地质因素

在滑坡灾害中地质因素可以分为地质构造和地层岩性。地层岩性是发生滑坡的主要因素，在岩土层中具有受水构造、聚水条件和软弱面等条件，才可能产生滑坡。对于黄土、粘土、泥岩、页岩等结构松散、抗剪强度和风化能力弱的岩土类型,在降雨条件下地层岩性极易发生改变，导致滑坡的形成。岩体的构造对山体的稳定影响很大。当斜坡上的岩体、土体被构造面切割分离后处于不连续的状态时，出现倾斜和层间错动，若受到降雨和长期风化，会增加滑坡产生的可能。

2.2 斜坡体几何因素

滑坡灾害多发生在山区，其形成往往与斜坡体的几何特征密不可分。斜坡体几何特征主要包括：坡体高度和坡度。取同等质量（1kg）、湿度以及类型土壤样品若干份，通过不同高度和角度滑下，对目标物块的冲击距离进行分析，判断高度和坡度因素对滑坡的影响。

表1高度对滑坡和角度的影响程度（坡度高度分别保持一致为60°/40cm)

根据实验可得出：斜坡角度相同时，山体的重力势能随着相对高度的增加而增大，能量变大，不稳定岩体极易形成滑坡灾害，其破坏力也越大。

当高度保持不变时，随着与水平面的角度增大（90°），重力的分力越大，沿运动方向的合力增大，加速度和和速度都增大。当坡度增大时斜坡沿坡面的分力也变大，进而增强不稳定岩体的下滑速度和崩塌程度。

2.3 水文、人文因素

水文因素和人类活动在很多时候都是滑坡形成的关键因素。水文因素作为最重要的外部诱发因素之一，通常包含地上水和地下水。在山体中地表水的下渗会导致坡体加重，从而使坡体内部的抗剪强度降低。在滑坡的形成过程中，坡体内部的地下水位变化会使得岩体和土体强度变化，导致静水压、动水压和空隙水压的变化，容易形成滑坡。人类不规范开采、道路隧道修建等活动增加了坡体的荷载力，破坏了坡体原有的稳定结构从而导致坡体不稳定加剧。

3、风险定性与定量分析

3.1 滑坡灾害定性分析

根据滑坡灾害发生机理和因素，采用事件树分析（ETA），事件树分析是安全系统工程中的重要分析法，它是一种从原因到结果的分析法，定性的分析滑坡灾害发生的可能性和严重性。根据上述分析，滑坡灾害形成的必要条件有：地质因素（地质构造和地层岩性）、斜坡体几何因素（高度和坡度）、水文因素（主要考虑降雨）、人文因素。具体见图1。

图1滑坡灾害产生因素机理图

3.2 滑坡灾害定量分析

3.2.1 地质因素，对于地质因素分析中土质因素占主导地位，在土质工程分类时一般分为八大类。

根据土质的性质，土质的粘性越小越容易滑动，当土质的吸水率越大，其重力势能就变大。土质和土量进行赋值：土质Ⅰ、Ⅱ，Ⅲ、Ⅳ，Ⅴ、Ⅵ，Ⅶ、Ⅷ分别赋值为4、3、2、1。根据土质厚度与体积：小于40cm、40-50、、50-60、60-70，体积小于400m3、400-500、500-600、600-700分别赋值为1、2、3、4。

根据地质因素中土质级别和土量赋值用乘法得到1、2、3、、4、6、8、9、12、16，根据数值从小到大依次两两一组进行赋值，共分为5组，地质因素赋值分别为1、2、3、4、5。

3.2.2 斜坡体几何因素。

根据上述斜坡体的几何因素包括高度落差和斜坡角度，针对其具体条件下破坏产生的后果进行赋值：当高度落差小于20m时赋值为1,20-30时赋值为2,30-40时赋值为3,40-50时赋值为4，大于50时赋值为5；同理坡度0-20°、20-30、30-45、45-60、60-80分别赋值为1、2、3、4、5。

根据斜坡体高度落差和坡度两个因素，利用乘法组合得到1、2、3、4、5、6、8、9、10、12、15、16、20、25根据数值从小到大依次两两为一组进行赋值，共分为5组，斜坡体几何因素赋值分别为1、2、3、4、5。

3.2.3 水文因素。

对于水文因素来说主要考虑降水，在中国气象局令第16号“气象灾害信号发布和传播办法”[8]中将暴雨预警信号分为了4个级别，分别为蓝色、黄色、橙色、红色。对此，根据降雨对水文因素赋值进行赋值：雨量未及预警信号值、蓝色、黄色、橙色、红色分别赋值为1、2、3、4、5。

3.2.4 人文因素。

对于人类工程活动所导致边坡结构破坏，自然排水系统的破坏等，根据滑坡灾害所造成的人员伤亡和设施设备损坏以及直接财产损失为依据，将灾害所导致的事故进行赋值：微小型事件、一般事故、较大事故、重大事故、特大事故分别赋值为1、2、3、4、5。

3.3 灾害危险等级评定

根据上述的4种主要的影响因素，对其赋值进行相乘，得到乘积关系。对4个因素的赋值乘积进行分级，风险等级评定：赋值1-81为可忽略风险、81-144为低风险、144-256为中度风险、256-400为重大风险、400-615特大风险，风险等级分别为1、2、3、4、5级。

4、应对措施

4.1 首先政府和相关部门应该对有关山区进行全面勘测和及时排查，尤其是滑坡多发地。

有关部门应投入更大的物力、人力采取更先进的滑坡监测设备，对重点地区更要做到重点监控。需要密切关注降雨情况，提前做好准备措施。做到重点布控，重点监测。

4.2 其次，加大植被保护，可以加大泥土的下行阻力，还可以设置抗滑构筑物来支挡坡体滑动，稳定边坡，例如抗滑桩等。

对于居住地周围、道路以及重要设施周围加设防护网，把损失降到最低。