0、引言

某水電站位于四川省黑水縣境內，隨著該電站壓力鋼管、調壓井的建成，由坡體開挖和引水隧洞排水不當而引發的地質災害隱患，給水電站未來工程的正常運行帶來了很大的影響。因此，查明上述變形邊坡穩定性、可能失穩的規模，提出合理的邊坡治理措施，勢在必行。綜合評價方法在地質災害和邊坡穩定性評價的研究領域中是一大熱點。

在眾多穩定性綜合評價方法中，模糊數學方法具有模型簡單，多層次，定量化和易掌握的特點，已應用于滑坡穩定性評價等相關領域。很少有學者采用模糊數學的方法對變形邊坡穩定性進行評價。本文以該變形邊坡為例，基于模糊數學方法評價，針對變形邊坡復雜的工程地質環境問題，采用多級模糊綜合評判進行了研究。利用變形邊坡區的基本地質條件和勘查與研究資料，對變形邊坡穩定性進行評價。同時，針對變形邊坡區地質災害提出了治理措施建議，變形邊坡穩定性研究對未來水電站工程的正常運營具有現實意義。評判結果，該變形邊坡目前處于欠穩定狀態，必須采取防治措施，確保水電站正常運轉。

1、變形邊坡的影響因素分析

根據邊坡變形特征及深部鉆孔資料表明，影響因素較為復雜，主要有:

\\(1\\)特殊的坡體結構及較陡的邊坡條件。邊坡區淺表層為較松散的崩坡積塊碎石土、其下為古滑坡堆積物，且堆積物中黏粒含量較高，坡體前緣部位黏質土呈軟塑狀態。同時，邊坡坡度較陡，在壓力鋼管所在的邊坡范圍，平均坡度達34°。

\\(2\\)邊坡自身穩定性較差。壓力鋼管所處部位坡體，早期曾發生過一定規模的淺層滑動變形，上游側前緣一帶坡體最大錯動高度可達3m左右，伴隨這種錯動，不僅使早期較密實的古滑坡體結構進一步松散，而且坡體內形成的剪切滑動面，為后期的變形提供了潛在弱面。同時，整個坡體上“馬刀樹”較發育，這說明淺表層坡體的穩定性較低，一直處于極緩慢的蠕滑變形狀態，在一定的暴雨或震動條件下，淺表層存在失穩的可能。

\\(3\\)地震的影響。由于2008年5.12汶川地震的影響，使坡體結構進一步受到擾動，自身穩定性較差的坡體在震動條件下，穩定性變得更差，在外界條件改變時易發生穩定性突變。

\\(4\\)不合理排水的影響。該電站引水洞施工過程中，隧洞的流水未進行系統排水處理，造成多年流水對壓力管道部位坡體從上至下的長期浸泡、軟化坡體，導致坡體抗剪強度降低，易發生滑移。

\\(5\\)坡體開挖的影響。在壓力鋼管、引水洞的施工過程中，場內公路的修建，坡表植被的破壞，使坡體臨空面變壞，對坡體淺表層穩定性不利。

\\(6\\)降雨的影響。2012年7月，因異常氣候，工程區降雨量大，使壓力管道邊坡大土體面積飽和，土體抗剪強度降低，誘發了范圍較大的拉裂變形與塌滑破壞。

變形邊坡平面示意及地質剖面，如圖1、圖2。

2、模糊數學方法對變形邊坡穩定性評價

對變形邊坡進行穩定性分析和評價，是治理該變形邊坡的基本依據，也是研究邊坡變形演化的重要內容。由于影響邊坡發生變形的因素眾多，因素之間又有著錯綜復雜的聯系，因此，變形邊坡穩定性評價需要根據具體的情況，選用模糊數學方法對其進行評價。

2.1評價因子和分級標準

工程區的環境地質問題主要為邊坡的坡體失穩變形，其中變形邊坡的穩定性制約著水電站的正常運行。對變形邊坡影響因素分析可以看出，影響因素不僅眾多，而且其對應的影響程度也各不相同，所以很難用數學模型對邊坡影響因素的標志和界限度量出來。但是，如果把邊坡的基本地質條件、勘查與研究資料、專家打分和定性描述用模糊語言來代替，然后再對變形邊坡的穩定性進行評價，那將會得到更為合理的解決。

在正確認識地質災害分布、發育特征和形成條件的基礎上，進行地質災害危險性評價，是地質災害災情評估的重要內容與基礎。在變形邊坡區的工程地質調查研究的基礎上，總結了4類14項主要影響該變形邊坡穩定性的因素，作為評價因子，對變形邊坡穩定性進行模糊數學方法的綜合評判。由于影響因素眾多，本文采用二級模糊數學模型進行評判，將上述影響因素歸為4類:基本地質因素、地形地貌因素、水的作用因素和其它因素。依據《水電水利工程邊坡設計規范》\\(DL/T5353－2006\\)，將該變形邊坡的穩定性劃分為4個級別:穩定、基本穩定、欠穩定和不穩定\\(如表1\\)。

近年來，運用模糊數學評判方法對邊坡的穩定性分析已進行了較多的研究，眾多學者在針對這種問題已有卓越的成就。但是，現階段的綜合評價中，專家的主觀意識對評價結果的可靠性有一定影響，且在評價過程中評價因子并不齊全。另外，模糊評價主要是對一些巖質邊坡或者地質災害群進行研究，對于堆積體變形邊坡穩定性進行模糊評價很少。

因此，針對之前對變形邊坡穩定性評價中存在的不足，本文對評價因子的選取，從以下幾個方面進行了補充:

\\(1\\)考慮了變形邊坡基覆界限的位置，從而得到變形邊坡區第四系堆積體的厚度以及基巖的深度對坡體上部建筑物建設的影響，分別以5，10，25m基巖埋深為分級臨界值。

\\(2\\)考慮了變形邊坡潛在滑動面抗剪強度的取值，對鉆孔揭露的滑帶碎石土進行取樣，在室內作了該試樣在不同含水率下的剪切強度試驗。通過直剪試驗，研究了水對滑帶土的抗剪強度參數的影響，彌補了經驗法在碎石土抗剪強度參數取值上的誤差。

\\(3\\)水對邊坡變形的影響，主要包括:暴雨對坡體變形的影響，引水隧洞排水對坡體影響和地下水對邊坡變形的影響三個方面。其中，暴雨對坡體變形的影響主要依據邊坡區域的最大降雨量，最大降雨量分別為大于80，80～75和74～65，小于65mm/d時，其影響程度分別為較大、大、較小和小。地下水對邊坡變形的影響依據坡體內泉眼的數量，分為大規模泉水涌出、泉眼較多、1～4個泉眼和無泉眼4類，其對應的影響程度為較大、大、較小和小。

\\(4\\)文中開挖卸荷對坡體的影響程度主要是指邊坡區壓力管道和公路的開挖，坡體的開挖使邊坡區形成了多處小型塌滑體。小型塌滑體的數量為大面積多處塌滑、8～12處塌滑體、4～7處塌滑體和小于4處塌滑體，其對應的影響程度為較大、大、較小和小。

2.2隸屬度和權重的確定。

在模糊數學中，對隸屬度的確定，目前尚無一套完整的且具有普遍意義的確定辦法。本文在確定變形邊坡影響因素的隸屬度時，對離散型變量的隸屬度采用專家打分的方法來確定，見表2;對連續型變量的隸屬度建立函數關系式進行求解，函數關系式為

式中:L1，L2，L3，L4為評價指標對應變形邊坡穩定性等級的分級閥值，x為實測值。通過把實測值代入到上述公式中計算，從而得到連續變量的隸屬度。

2.3一級模糊綜合評判

根據變形邊坡的實際情況，對于連續變量的因素按式\\(1\\)～式\\(4\\)進行計算，對于離散型因素的隸屬度則按表2取值，得到基本地質因素，地形地貌，水的作用，及其它因素特征的模糊關系矩陣P1，P2，P3和P4。

在對變形邊坡進行穩定性評價時，因評價因素較多，并且各因素在評價中起的作用大小不同，因此，評價時需要對各因素賦予一定的權重。本文模糊數學綜合評判的一級權重，是幾位專家在滑坡賦存環境調查了解的基礎上，采用專家評分的方法進行確定，二級權重從多個工程實例試算中得到。

由表3可得相應的一級權重矩陣B1，B2，B3和B4。其中:B1=\\(0.250.200.150.100.150.15\\)T，B2=\\(0.350.400.25\\)T，B3=\\(0.300.600.10\\)T，B4=\\(0.500.50\\)T。根據上述得到的兩個一級矩陣P和B，對變形邊坡進行一級評判，得到影響變形邊坡穩定性的四大因素的分級模糊向量N，即N=P·B:N=\\(P1B1P2B2P3B3P4B4\\)。

2.4二級模糊綜合評判

根據表3得到的二級權重矩陣:C=\\(0.250.200.400.15\\)T。根據二級模糊關系矩陣B和二級權重矩陣C進行二級評判，求出影響斜坡穩定性的四大因素的隸屬度矩陣D為D=N·C=\\(0.09030.14230.41290.3545\\)T。計算結果對應的變形邊坡穩定狀態的概率，如表4。

如表6計算結果所示，讀邊坡穩定性狀態，對應的概率最高為41.29%，根據最大隸屬原則，該變形邊坡處于欠穩定狀態。由于變形邊坡不穩定狀態的概率也較大，但由于變形邊坡處于不穩定狀態的概率也較大，達到35.45%，所以應及時對變形邊坡采取合理的防治措施，確保水電站未來工作的正常運行。

3、結論和建議

\\(1\\)通過黑水縣某水電站變形邊坡的穩定性綜合評價發現，影響邊坡穩定性的因素眾多，而且這些因素對邊坡的影響程度也各不相同。目前，對影響變形邊坡穩定性各因素標準值和臨界值的確定非常模糊，很難針對各種影響因素建立起經典數學模型進行評價。而用模糊數學的方法來評價工程地質環境質量這類系統工程，模糊數學的理論很好地解決了這一難題。本文采用模糊數學評判方法對變形邊坡穩定性進行評價，使評價過程不僅具有層次性，而且還能定量化分析，結果表明該變形邊坡處于欠穩定狀態。

\\(2\\)根據變形邊坡的變形破壞特征、形成機制分析及穩定性評價結果，提出兩種治理措施建議:

綜合治理方案:針對變形邊坡的變形破壞特征，采用分區治理的思路進行加固，即采用預應力框架錨索或者抗滑樁分區加固坡體，結合排水措施，最后加固壓力鋼管管墩基礎，達到治理目的?！袄@避+局部治理”方案:考慮到壓力鋼管邊坡變形較嚴重，治理難度大，結合現有廠房的位置，可設置埋藏式壓力鋼管于變形邊坡體基巖內或將壓力鋼管布置于變形邊坡上游側基巖斜坡體上，以避讓變形邊坡，保證壓力鋼管的安全，同時，采用框架錨索或者抗滑樁加固拉裂變形區坡體，保證調壓井的安全;加強邊坡變形的系統監測，作好預測預報及災害的應急處理工作。

參考文獻:
［1］全佺，王玲珍，黃成敏．基于信息擴散理論的云南省地震風險評估及管理研究［J］．西北地震學報，2006，28\\(2\\):180－183．
［2］武安緒，吳培稚，張麗芳．基于模糊Modular神經網絡的官廳水庫及鄰區的地震危險性評估［J］．西北地震學報，2005，27\\(增\\):65－71．
［3］謝禮立．城市防震減災能力的定義及評估方法［J］．西北地震學報，2005，27\\(4\\):26－30．
［4］陳情來．模糊綜合評判地質災害的危險性［J］．油氣儲運，2000，19\\(5\\):38－43．
［5］王新民，段瑜，彭欣．采空區災害危險度的模糊綜合評價［J］．礦業研究與開發，2005，25\\(2\\):83－85．
［6］于遠祥，楊梅忠，孫學陽．黃陵礦區滑坡的穩定性評價與防治［J］．礦業安全與開發，2004，31\\(4\\):4－7．
［7］李建林，王樂華，劉杰，等．巖石邊坡工程［M］．北京:中國水利水電出版社，2006．
［8］霍張麗，梁收運．模糊數學方法在滑坡穩定性評價中的應用［J］．西北地震學報．2007，29\\(1\\):35－39．
［9］王樂華，王家成，鄧華鋒．基于模糊數學方法的巴東斜坡穩定性研究［J］．人民長江，2011，42\\(5\\):18－21．