（构造地质学专业论文）区域暴雨型公路病害形成机理及危险性评价研究.pdf

中山大学硕士学位论文 区域暴雨型公路病害形成机理及危险性评价研究 专业：构造地质学 硕士生：王志强 导师：汤连生( 教授) 摘要 暴雨引发区域公路病害是公路工程中常见的灾害之一，具有群发性、同时性、 突发性和成灾大等特点，严重影响道路交通及经济建设的发展。作为公路工程防 灾减灾工作中一项非常重要的非工程性措施，区域暴雨型公路病害的形成机理、 发育规律及危险性评价预测越来越引起人们的重视。其研究主要集中在公路水毁 与公路地质灾害的发育规律分析、风险评价区划研究和灾害预警预报三个部分， 而对暴雨型公路病害进行系统、专项研究的特别少。同时，由于暴雨型公路病害 的复杂性，目前取得的研究成果还远不能满足公路工程防灾减灾工作的要求。 本文针对目前区域暴雨型公路病害的研究在实践应用中存在的局限性，基于 已有的相关研究成果，对研究区暴雨型公路病害的类型划分、形成机理分析、发 育规律的探讨、评价指标体系的建立与评价方法的选择以及基于g i s 对研究区 暴雨型公路病害危险性进行了全面系统的深入研究，研究成果具有一定的创新 性，对公路工程的防灾减灾具有重要的指导性意义。主要包括以下几个方面： 1 、对暴雨型公路病害形成的基本条件做了分析，指出地质环境条件、公路 主体条件和暴雨动力三大条件对暴雨型公路病害形成的影响，并将暴雨型公路病 害从成因机理方面划分为两大类：冲蚀切割型、溶蚀软化型；并提出暴雨雨水冲 蚀切割型破坏方式可分为山洪水冲刷、河流洪水冲刷和暴雨泥石流冲刷三种方 式，并对冲蚀切割型和溶蚀软化型及其亚类的公路病害类型特征做了深入分析。 2 、在形成机理研究方面，全面的、系统的、定量化分析了暴雨型公路病害 形成的两个阶段：水动力作用阶段，包括暴雨冲刷过程、下渗过程和渗流过程； 水静力作用阶段，包括暴雨雨水浸泡过程和软化过程，它们能较好的解释暴雨 型公路病害的形成机理，从而形成以暴雨“溅蚀一冲刷一下渗一渗流一浸泡一软 化一系列作用过程的机理模式，同时也反映出其发育的一定规律性。由此，为 区域暴雨型公路病害形成机理及危险性研究 实现基于形成机理和发育规律的暴雨型公路病害危险性评价和预测奠定了一定 的理论基础。 3 、通过对暴雨型公路病害作用机理过程的分析，提出暴雨型公路病害的三 种典型破坏模式：全挖式、填筑式和半填半挖式破坏模式，并分别对三种破坏模 式的病害形成特点和典型病害破坏机理做了系统分析，提出暴雨对公路破坏作用 四个作用阶段：暴雨前阶段、暴雨阶段、暴雨影响阶段和暴雨影响后阶段，分别 对四个阶段中各个暴雨作用过程做了深入、系统分析，并提出暴雨型公路病害发 育规律，将暴雨型公路病害发育规律归结为“累计变形破坏一突发变形破坏一滞 后变形破坏”三个破坏过程。 4 、在危险性评价研究方面，对暴雨型公路病害危险性评价指标的选取、规 范化处理、权重的确定、以及评价模型的建立等进行了系统研究，提出一套普适 性强、信息数据处理易于操作、评价结果可靠的暴雨型公路病害危险性评价方法 和思路： 最后，基于g i s 的空间叠加分析和数据提取手段，应用模糊综合评判法和 模糊可拓物元法分别对研究区暴雨型公路病害进行危险性综合评价，并对结果进 行对比分析与验证，根据两种定量方法的评价结果，结合研究区具体情况和定性 分析结果，将研究区暴雨型公路病害分为高危险性、中危险性、低危险性和无危 险四个区，并对每个区的公路病害特征和分布情况做了分析和解释，达到并完成 了本文对公路病害危险性评价的目的和任务，力图形成以暴雨型公路病害危险性 评价为典型的公路工程危险性评价体系，为区域暴雨型公路病害防灾减灾提供一 条新的途径和方法。 关键词：暴雨型公路病害，形成机理，危险性评价，模糊理论，可拓物元理论 中山大学硕士学位论文 s t u d yo nf o r m a t i o nm e c h a n i s ma n dr i s ka s s e s s m e n t o fr e g i o n a lr a i n s t o r m - i n d u c e dr o a dh a z a r d m a i o r ：t e c h t o n i c sg e o l o g y n a m e ：w a n gz h i q i a n g s u p e r v i s o rp r o f e s s o r ：t a n gl i a n s h e n g a bs t r a c t r e g i o n a lr a i n s t o r m i n d u c e dr o a dh a z a r di so n eo fc o r o n a _ o ng e o l o g yh a z a r d s ， w h i c hh a sc h a r a c t e r i s t i c so f m a s s o c c u r r e n c e ，s i m u l t a n e i t y , a b r u p t n e s s ，a n d l a r g e - s c a l e ，t h u ss e r i o u s l yi m p e d e st h ed e v e l o p m e n to fr o a dt r a f f i ca n de c o n o m i c c o n s t r u c t i o n a so n eo fc o n t i n g e n tn o n - e n g i n e e r i n gm e a s l e so fd i s a s t e rp r e v e n t i o n a n dm i t i g a t i o no fr o a dh a z a r d , t h ef o r m a t i o nm e c h a n i s m , d e v e l o p m e n tr e g u l a r i t ya n d r i s ka s s e s s m e n to fr e g i o n a lr a i n s t o r m i n d u c e dr o a dh a z a r dh a sd r a w nm o r ea n dm o r e p e o p l e sa t t e n t i o n n er e s e a r c hw a sm a i n l yd i v i d e di n t ot h r e ep a r t s ：a n a l y z i n gt h e f o r m a t i o nm e c h a n i s m , d i v i s i o no fr i s ke v a l u a t i o na n dd i s a s t e rw a r n i n ga n df o r e c a s t b u tt h es y s t e m i cr e s e a r c hf o rr a i n s t o r m - i n d u c e d r o a dh a z a r dw a sf e w a n dd u et ot h e c o m p l e x i t yo fr e g i o n a lr a i n s t o r m - i n d u c e dr o a dh a z a r d , c u r r e n tr e s e a r c h e si nt h i sf i e l d a r ef a rf r o mr e q u i r e m e n t so fd i s a s t e rp r e v e n t i o na n dm i t i g a t i o no fm a dh a z a r d t a r g e t e do nt h el i m i t so fp r a c t i c a la p p l i c a t i o nf o rt h es t u d yo fr e g i o n a l r a i n s t o r m - i n d u c e dr o a dh a z a r d ，a n db a s e do nt h er e s e a r c h e so fp r e d e c e s s o r s ，d e e p r e s e a r c ho fr a i n s t o r m - i n d u c e dr o a dh a z a r da l ed o n et os t u d yt h ed i v i s i o ns t ) ，l e ， a n a l y s i s o ff o r m a t i o nm e c h a n i s m , d i s c u s s i o no fd e v e l o p m e n tr e g u l a r i t y , t h e e s t a b l i s h m e n to fe v a l u a t i o ni n d e xs y s t e ma n de v a l u a t i o nm e t h o do fc h o i c e ，a n ds u c h s y s t e mg r o u n d e do ng i s ，s o m ei n n o v a t i v er e s e a r c h f r u i t sa r ea c h i e v e di nt h e f o l l o w i n ga s p e c t s ： 1 b a s i cc o n d i t i o n so ft h ef o r m a t i o no fr a i n s t o r m i n d u c e dr o a dh a z a r da r e a r l a j y z e d , t h ei n f l u e n c eo ft h et h r e ec o n d i t i o n s ，g e o - e n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n , r o a d c o n d i t i o na n dr a i n s t o r mp o w e r , t ot h ef o r m a t i o no fr a i n s t o r m i n d u c e dr o a dh a z a r di s p o i n t e do u t a c c o r d i n gt oc a u s ea n dm e c h a n i s m ，r a i n s t o r m i n d u c e dr o a dh a z a r di s p r o p o s e dt ob ed i v i d e di n t ot w om a j o rc a t e g o r i e sf i r s tt i m e ：c u t - e r o s i o nt y p ea n d c o r r o s i o n - s o f t e n i n gt y p e ；t h eb r o k e nw a yo fr a i n s t o r mw a s h i n gi sp r o p o s e dt ob e i i i 区域暴雨型公路病害形成机理及危险性研究 d i v i d e di n t ot h r e ec a t e g o r i e s ：m o u n t a i n - f l o o ds c o u r i n g ，r i v e r - f l o o d ss c o u r i n ga n d r a i n s t o r m d e b r i s f l o ws c o u r i n g c h a r a c t e r i s t i c so fr o a dh a z a r do fc u t e r o s i o nt y p e a n dc o r r o s i o n - s o f t e n i n gt y p ea n dt h e i rs u b t y p e sa r ed e e p l ya n a l y z e d 2 f o rt h ea s p e c to ft h es t u d yo ff o r m a t i o nm e c h a n i s m ，t w os t a g e so ft h e f o r m a t i o no fr a i n s t o r m i n d u c e dr o a dh a z a r da r ea n a l y z e dc o m p r e h e n s i v e l y , s y s t e m a t i c a l l y , q u a n t i t a t i v e l y ：h y d r o - d y n a m i cs t a g e ，i n c l u d i n gs c o u r i n gp r o c e s s ， t h ep r o c e s so fi n f i l t r a t i o na n ds e e p a g ep r o c e s s h y d r o s t a t i cs t a g e ，i n c l u d i n g r a i n s t o r mw a t e rs o f t e n i n gp r o c e s sa n dt h ep r o c e s so fs o a k i n g ，t h e yc a l lb e t t e re x p l a i n t h ef o r m a t i o nr a i n s t o r m i n d u c e dr o a dh a z a r d ，t of o r mas e r i e sm e c h a n i s mm o d eo ft h e p r o c e s so fr a i n s t o r m ，”s p l a s he r o s i o n e r o s i o n - i n f i l t r a t i o n p e r c o l a t i o n - w a t e r s o f t e n i n g ”，w h i c ha l s or e f l e c t sac e r t a i nr e g u l a r i t y o fi t sd e v e l o p m e n t t h u ss o m e g o o dt h e o r e t i cf o u n d a t i o n ，b a s e do nf o r m a t i o nm e c h a n i s ma n dd e v e l o p m e n tr e g u l a r i t y , f o rr i s ka s s e s s m e n ta n df o r e c a s to fr a i n s t o r m - i n d u c e dr o a dh a z a r di sl a i do u t 3 u g ha n a l y s i so fp r o c e s so fm e c h a n i s mo fr a i n s t o r m - i n d u c e dr o a dh a z a r d ， t h r e et y p i c a lf a i l u r em o d e so fr a i n s t o r m - i n d u c e dr o a dh a z a r di sp o i n t e do u t ：f u l l d u g m o d e ，f i l l i n gm o d ea n dh a l f - d u g h a l f - f i l lm o d e c h a r a c t e r i s t i c so ff o r m a t i o n ，a n d t y p i c a lf a i l u r em e c h a n i s mo fh a z a r d ，f o r t h e s et h r e et y p i c a lf a i l u r em o d e s ，i s a n a l y z e dr e s p e c t i v e l ya n ds y s t e m a t i c a l l y , f o u rs t a g e so fr a i n s t o r md e s t r u c t i o no nt h e h i g h w a ya r ep r o p o s e d ：p r e - r a i n s t o r ms t a g e ，r a i n s t o r ms t a g e ，r a i n s t o r m a f f e c ts t a g e ， a n dp o s t r a i n s t o r ms t a g e ，r a i n s t o r mp r o c e s si nt h ef o u rs t a g e si sr e s p e c t i v e l ya n a l y z e d d e e p l ya n ds y s t e m a t i c a l l y , a n dd e v e l o p m e n tr e g u l a r i t y o fr a i n s t o r m - i n d u c e dr o a d h a z a r di s p r o p o s e d ，a n d a t t r i b u t e dt o t h r e ef a i l u r e p r o c e s s e s ：a c c u m u l a t i v e d e f o r m a t i o nf a i l u r e - - - , e m e r g e n td e f o r m a t i o nf a i l u r e _ 1 a gd e f o r m a t i o nf a i l u r e 4 f o rt h ea s p e c to ft h es t u d yo fr i s ka s s e s s m e n t ，s e l e c t i o no ff a c t o r s ，t r e a t m e n to f s t a n d a r d i z a t i o n ，d e t e r m i n a t i o no fw e i g h t , a sw e l la se s t a b l i s h m e n to ft h ea s s e s s m e n t m o d e l ，e t c ，f o rr i s ka s s e s s m e n to fr a i n s t o r m - i n d u c e dr o a dh a z a r d ，i s s t u d i e d s y s t e m a t i c a l l y as e to fm e t h o d sa n di d e a sf o rr i s ka s s e s s m e n to f r a i n s t o r m - i n d u c e d r o a dh a z a r d ，w h i c hi su n i v e r s a l ，e a s yt oo p e r a t ef o ri n f o r m a t i o nd a t ap r o c e s s i n g ， r e l i a b l ef o re v a l u a t i o no ft h er e s u l t s f i n a l l y , b a s e d o ng i ss p a t i a lo v e r l a ya n a l y s i sa n dd a t ae x t r a c t i o nt o o l ， a p p l i c a t i o no fp r o b a b i l i t yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o da n dp r o b a b i l i t ya n d n o n 1 i n e a rm a t t e r - e l e m e n tt h e o r y , r i s ka s s e s s m e n to fr a i n s t o r m - i n d u c e dr o a dh a z a r di s s t u d i e dr e s p e c t i v e l yf o rt l l es t u d ya r e a , a n dr e s u l t sa r ec o m p a r a t i v e l ya n a l y z e da n d v e r i f i e d a c c o r d i n gt oe v a l u a t i o nr e s u l t so ft w oq u a n t i t a t i v em e t h o d s ，c o m b i n e dw i t h i v 中山大学硕士学位论文 t h e s p e c i f i c c i r c u m s t a n c e sa n d q u a l i t a t i v ea n a l y s i sr e s u l t s o ft h e s t u d ya r e a , r a i n s t o r m i n d u c e dr o a dh a z a r do ft h es t u d ya r e ai sd i v i d e di n t of o u ra r e a s ：h i g h r i s k a r e a s ，m e d i u m - r i s ka r e a s ，l o w - r i s ka r e a sa n dn o n r i s ka r e a s c h a r a c t e r i s t i c sa n d d i s t r i b u t i o no fr a i n s t o r m i n d u c e dr o a dh a z a r do fe a c ha r e ai sa n a l y z e da n di n t e r p r e t e d r e a c ht oa n d c o m p l e t e t h e p u r p o s e a n dm i s s i o no fr i s ka s s e s s m e n to f r a i n s t o r m i n d u c e dr o a dh a z a r di nt h i s p a p e r 似【e r i s ka s s e s s m e n to f r a i n s t o r m i n d u c e dr o a dh a z a r da st y p i c a lc a s e ，ar i s ka s s e s s m e n ts y s t e mo fr o a d p r o j e c ti s t r i e dt of o r m ，m e a n w h i l ean e wa p p r o a c ha n dm e t h o di s p r o p o s e df o r d i s a s t e rp r e v e n t i o na n d m i t i g a t i o no fr e g i o n a lr a i n s t o r m - i n d u c e dr o a dh a z a r d k e yw o r d s ：r a i n s t o r m - i n d u c e dr o a d h a z a r d ，f o r m a t i o nm e c h a n i s m ，r i s k a s s e s s m e n t ，p r o b a b i l i t yt h e o r y , n o n l i n e a ra n dm a t t e r - e l e m e n tt h e o r y v 原创性声明 郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的 指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已 经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标 明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 够铂 貔 夕 名秒 签 f 者 李 惴干 论 艮 蛐 期 l 1 广t 剿 日 区域暴雨型公路病害形成机理及危险性评价研究 i i 研究目的与意义 第一章绪论 我国每年在暴雨作用下都发生大量公路病害，给公路交通和社会带来严重影 响。为了提高公路减灾防灾水平，本文主要针对暴雨引发公路病害的形成机理， 对暴雨型公路病害危险性做了系统评价研究，结合华南沿海暴雨多发区和易发研 究区( 台山市) 实例，对公路病害进行形成机理及危险性做了系统研究，并对研 究区暴雨型公路病害进行了分区评价，对公路工程防灾减灾具有重要的意义。 1 1 1 选题依据 本文选题源于中山大学岩土工程研究所与浙江大学防灾减灾工程研究所合 作项目台风暴雨引发公路病害防灾对策研究【l 】，以及广东省国土资源厅地质 调查项目广东省台山市地质灾害调查与区划 2 j 。 我国是世界上自然灾害最严重的国家之一，其中由暴雨引发的灾害占相当大 的比重，因此针对暴雨灾害风险所开展的评价与区划研究及试验工作日益受到相 关科技工作者和政府部门的重视。暴雨灾害风险评价与区划的有关成果，既可以 为地区经济发展规划、农业产业结构优化和上地资源综合利用提供参考，也是政 府部门制定防灾减灾规划的依据【3 1 。 由于暴雨洪水在我国发生频率高，范围广，不仅成为影响整个国民经济发展 的主要自然灾害之一，更成为影响公路交通的最主要自然灾害，其破坏力和影响 范围居各种公路灾害之首( 图1 - 1 ) 。暴雨洪水还冲毁或淹没公路涵洞、护坡、驳 岸、各种用房等。此外，暴雨洪水还诱发坍塌方等地质性灾害，进而破坏公路路 基、路面及其它公路设施，致使交通中断；有的坍塌方虽未对公路造成破坏，但 阻塞公路，导致车辆无法通行，交通中断。暴雨洪水灾害及其诱发的地质性灾害 每年都程度不同的发生，给交通运输乃至整个国计民生带来严重威胁1 4 1 。 区域暴雨引发公路病害的危险性评价研究在国内外是个难题和热点。暴雨作 用下公路损毁不但与暴雨的作用有关，还与公路地质环境及车辆动荷载有关，国 内外在相关方面虽已做了大量研究，但在许多方面尚需深入和加强；于此同时， 在公路灾害危险性评价研究方面，国内外大多学者侧重于公路地质灾害方面的研 究，很少学者在综合考虑在暴雨和车辆动荷载作用下，对公路病害的形成机理及 第一章堵论 危险性评价进行研究。 j j i i jj 。i 妒i 嚣垂曩l 薯o 曩： “0 ：i ；，懑。 | | 1 1 2 研究目的 本文研究目的主要包括以下3 个方面： ( 1 ) 分析暴雨型公路痛害形成条件、影响因素以及基本类型特征，揭示暴 ( 2 ) 通过对公路病害危险性评价指标的选取、优化和量化，确定指标权重， 对定量和定性模型进行分析讨论，建立区域暴雨型公路病害危险性评价体系： 糊可拓物元模型对研究区开展危险性评价研究，最终为暴雨型公路病害的防治提 1 1 3 研究意义 本文主要针对区域暴雨影响下公路病害的形成机理与发育规律，对区域暴雨 型公路病害危险性评价做了系统的研究，并以区域暴雨多发区和易发区华南沿海 地区台山市为例，开展暴雨型公路病害危险性评价研究将有助于揭示我国暴雨 地区公路病害的发育机制，建立合理的危险性评价模型，确定不同类型病害发生 的条件，提出台理而经济的对策方法，完善公路病害危险性评价体系及为防灾减 通过本文的研究，具有以下2 个方面的重要意义： ( 1 ) 对公路病害在暴雨作用下，以及地形、地貌和地质条件下的形成机理， 区域暴雨型公路病害形成机理及危险性评价研究 从暴雨“溅蚀一冲刷一入渗一渗流一浸泡一软化 一系列水动力和水静力作用角 度进行定义和解释：在查明研究区地质灾害的分布情况和已有公路病害发育规律 的基础上，结合研究区实地考察资料的分析，研究在暴雨条件下公路病害形成的 规律，为暴雨引发公路病害的形成机理和发育规律研究提供一种新方法和一条新 途径。 ( 2 ) 通过对暴雨型公路病害形成条件和影响因素的分析，特别暴雨与车辆 动载综合作用下公路各影响因子的具体作用，对促使公路病害形成的影响因子进 行定性与定量相结合研究，并建立了定性和定量危险性评价模型，对公路病害的 发育规律从空间预测上进行解释和量化，为暴雨作用下公路病害危险性评价的研 究奠定坚实的理论基础，同时为公路工程的防灾减灾具有指导性意义。 1 2 国内外研究现状 目前国内外对暴雨型公路病害的研究不多，大部分是针对单灾种进行研究， 没有形成统一、系统的研究，且主要集中在二个方面：一是降雨下公路病害发育 机理方面；二是公路地质灾害危险性评价方面。 1 2 1 降雨下公路病害发育机理方面 国外对降雨条件下的公路稳定性及公路病害方面研究是一个热点，研究内容 主要集中在降雨、地表径流、入渗、壤中流等方面，以及降雨入渗形成的水分场 与应力应变场的藕合方面，旨在研究降雨对边坡稳定性的影响数值分析。 1 9 8 5 年，美国地质调查局( u s g s ) 和美国国家气象局( u s n w s ) 联合建 立一套滑坡实时预报系统，该系统是基于1 9 8 2 年2 月3 5 日在该地区发生的一 次特大暴雨所引起的滑坡灾害数据，建立滑坡与降水强度和持续时间的临界关系 曲线，该曲线作为滑坡实时预报的经验曲线。 f r e d l u n d 5 】进行了暴雨入渗下的陡坡的瞬态渗流场和稳定性分析，用g a l e r k i n 有限元法模拟稳态和瞬态渗流场，通过渗流分析得出暴雨开始后不同时刻孔隙压 力的分布，从而分析不同时刻土坡的稳定性；研究指出，负孔隙压力在土的抗剪 强度中起着重要作用，因此在暴雨期间由于负孔隙压力的减小而导致公路边坡的 安全系数降低，并有可能导致边坡的失稳破坏。 r o b e r th a m i l t o n 6 1 等人的研究中考虑了土的类型、降雨历时、降雨强度、水 分特征曲线的形状和土的渗透性。t u r r e rak ，s c h u s t e rrl t 7 l 提出滑坡灾害早期预 警主要包括：以区域滑坡灾害危险性评价、风险区划为主的滑坡灾害早期预警， 第一章绪论 基于地理信息的中期预警以及实时、自动和遥控遥测信息为主的短期预警。 现今国内对公路水毁的成因已经展开了深入研究，特别是在降雨量大，容易 发生洪水的地区。国内学者对降雨与边坡失稳的关系进行了比较详细的研究，并 建立了相应的函数关系与参数。 杜榕恒【8 】对三峡地区1 9 8 2 年7 月暴雨诱发的8 0 多个典型滑坡研究，得出了 暴雨触发滑坡的临界降雨强度。 李嘣9 1 对重庆一带地质、地貌特点、降水侵蚀强度等进行研究，分析了当地 发生地表侵蚀或触发滑坡灾害的降水强度变化规律。 林孝松【1 0 l 指出，暴雨型滑坡的活动表现出周期性。 李嫒等【l l 】分析了国内外滑坡与降水关系研究动态，认为暴雨诱发滑坡在世界 范围内是一个普遍现象，以往重点一般是放在滑坡岩土性质的调查和机理分析 上，而对于诱发因素没有进行比较深入的研究和探索。 杨顺泉【1 2 1 指出，湖南省滑坡灾害发生的降水临界值为日雨量大于1 2 0 m m d x 时，降水量超过4 0 m m 。 谢剑明，刘礼领，殷坤龙等【1 3 1 研究指出，浙江省非台风区，当日降水量为 6 0 m m 和1 3 0 m m ，有效降水量为1 5 0 r r t m 和2 2 5 n m 时，滑坡高易发区和滑坡中 易发区的滑坡点密度都有明显增加；在台风区，当f 1 降水量为9 0 m m 和1 5 0 m m ， 有效降水量为1 2 5 m m 和2 7 5 m m 时，滑坡高易发区和滑坡中易发区的滑坡点密 度都有明显增加。 1 2 2 公路地质灾害危险性评价方面 灾害危险性评价实现了质的飞跃，从历史与现状分析趋向预测与研究相结 合；从个性分析趋向个性与区域研究相结合；从定性分析趋向定量化评价；从单 要素分析趋向综合要素评价。 自上个世纪九十年代以来，国外研究者针对区域地质灾害危险性评价这一问 题开展了卓有成效的工作。 v a nd i j k ej j 等人基于g i s 对山区地质灾害进行分析，在数据采集和整理 方面开展了大量工作，建立了一套完整的数据库，并开发了地质灾害分析评价模 型。 印度r o o r k e eg u p t ar p 等【1 5 】基于多源数据集，引入滑坡危险性系数( l n r f ) ， 对喜马拉雅山麓r a m g a n g ac a t c h m e n t 地区进行了滑坡灾害危险性分带，得到了 滑坡灾害危险性分区图。 4 区域暴雨型公路病害形成机理及危险性评价研究 a k p a c h a u r i 等【1 6 】对喜马拉雅g a r h w a l 地区进行滑坡分区制图时，尝试在 地形分类的基础上进行滑坡易发性制图，提供了一个基于地质学和地形学的滑坡 制图实例。 a u r o m e i h y 等【1 7 】人在对伊朗k h o r s h r o s t a m 地区滑坡灾害进行危险性分区 时，基于简单的格网单元，考虑影响滑坡的一系列因素，包括岩性、坡度、构造 运动、土地利用以及地下水作用，每一个格网单元的滑坡发生概率及其对影响因 素的评价结果以s p i 表示，然后用模糊综合评判计算潜在灾害指数( h p i ) ，所得 结果用来绘制滑坡灾害分区图。随后，c a n d a ng o k c e o g l u 0 8 】、a u r o m e i h y 等【1 9 1 就斜坡破坏模式、影响因素选取等问题与之展开过颇具启发性的讨论。 p a l c o t t i 和r c h o w d h u r y l 2 0 1 撰文总结回顾了近年来地质灾害危险性评价和 风险评价领域的研究进展，对主要的危险性评价方法进行了分类，并特别论及了 可接受风险水平等有关问题。 同期，国内也有不少学者在这一领域开展了深入全面的研究工作。 上世纪九十年代初，黄润秋2 1 1 、陈喜昌等【2 2 】针对长江三峡库区库岸稳定性 问题展开的专用性调查和评价，研究者在细致的野外调查基础上，运用多种数学 模型进行了库区岸坡稳定性分区制图。 刘汉超、陈明东等【2 3 1 人针对金沙江向家坝水电站库区运用专家打分等多种 方法进行了岸坡危险性分区制图。 赵强等【2 4 1 人在对铜川市区斜坡稳定性进行评价制图时，较好地运用了信息 量法。 柴贺军等2 5 1 人结合眠江实例，对滑坡堵江危险性评价与预测进行了系统研 究。 程凌鹏【2 6 1 在对重庆市渝北区进行的地质灾害空间预警研究中，提出了“地 质灾害综合预警指标”的概念和模型，认为该指标比地质灾害危险性更为准确合 理，初步形成了以地质灾害空间发育度f 、危险度w 、综合预警指标d 为核心 的区域地质灾害预警指标和模型体系。 宋光齐【2 7 】在进行四川省地质灾害危险性评价研究时，运用测度理论，以地 ( 市) 为单位进行了地质灾害危险性宏观统计分析，并讨论了暴雨型滑坡预警等 问题。 同期，其他不少学者【2 耻3 8 1 也从不同的角度分别对区域降雨下公路病害、地 质灾害、公路水毁机理及危险性评价进行过研究。 第一章绪论 1 2 3 存在的问题 尽管前人在公路病害发育机理和灾害危险性评价方面做了大量的研究，但是 不难发现，在暴雨型公路病害的形成机理和发育规律方面，以及暴雨型公路病害 的危险性评价方面还存在一些问题和不足，主要可归纳为以下4 点： ( 1 ) 在降雨下公路病害形成机理方面，前人研究主要集中在降雨入渗和稳 定性方面，且多针对降雨本身特征入手进行分析，针对暴雨对公路的系统作用研 究较少，且没有形成统一、合理的研究思路和方法； ( 2 ) 在公路病害的发育规律方面，前人大多注重破坏结果的表现形式，没 有充分考虑暴雨下系统的破坏过程和破坏规律； ( 3 ) 前人对灾害的危险性评价研究较多，但主要集中在地质灾害方面，且 多从地质环境条件方面考虑，没有充分重视暴雨的作用因素，同时在承灾主体方 面，多本着“以人为本 的思想，对公路本身的重视程度不足； ( 4 ) 对于评价模型和方法的选择方面，前人提出了较多方法，但合理、有 效的不多，且没有形成统一和具体的完美结合，尤其是在公路工程方面。 1 3 本文研究方法和内容 通过对国内外暴雨型公路病害的研究现状和存在的问题分析表明，暴雨型公 路病害危险性评价的研究仍是个热点和难点。大量研究取得了非常大的成果，但 也存在一些不足；针对以上国内外对暴雨型公路病害危险性评价研究的不足，提 出本文的研究内容、研究方法、重点解决的问题和技术路线。 1 3 1 研究内容 本文的研究内容主要包括以下四个方面： ( 1 ) 野外调研及资料收集 在广泛收集国内外相关科研资料的基础上，通过野外实际调研，充分认识研 究区内公路网状况、气象水文、植被及生态环境、地形地貌、地层岩性、地质构 造、地震及新构造运动等特征。 ( 2 ) 公路病害的发育机理分析 针对目前区域暴雨灾害频发，暴雨引发的公路病害损失严重的情况下，研究 暴雨作用下公路病害的形成条件以及基本类型和特征，结合区域暴雨多发区和易 发区的病害实例，揭示暴雨型公路病害的形成机理、典型破坏模式及发育规律。 6 区域暴雨型公路病害形成机理及危险性评价研究 并对研究区暴雨型公路病害进行实例分析。 ( 3 ) 公路病害危险性评价体系的建立 在对暴雨引发公路病害的影响因素和控制因素分析的基础上，筛选出公路病 害的评价因子，并对其权重进行研究确定，最后建立模糊可拓物元数学评价模型。 ( 4 ) 对研究区公路病害综合评价 在研究了区内病害的成因、规律、影响因子及重点分析了典型公路病害后， 需要从整体上对研究区公路病害危险性进行综合分区评价，以对区内暴雨型公路 病害的预防和防治起到指导性的意义。 1 3 2 研究方法 主要研究方法包括资料收集、野外调查、室内分析和对比验证等方法和手段。 本次调查研究以野外调查和室内分析观察为基础，应用多学科理论及研究成 果，从野外调查、试验研究、理论分析、对比分析方法等多方面，对公路岩土体 受暴雨“冲刷一下渗一浸泡一渗流一软化”一系列水一岩土循环作用而给公路路 基和边坡稳定性造成的影响进行系统分析研究，探讨暴雨引发公路病害的规律以 及危险性评价的研究。 1 3 3 重点解决的问题及创新点 重点解决的问题和创新点主要表现在以下三个方面： ( 1 ) 用定量化、系统化、连贯化的思路将暴雨型公路病害形成机理加以阐 述，提出暴雨型公路病害的典型破坏模式和发育规律； ( 2 ) 对暴雨型公路病害评价指标的选取和优化，以及等级的划分和指标的 规范化处理，确定评价指标的权重，最后提出定量与定性相结合的模型； ( 3 ) 提出并建立暴雨型公路病害危险性评价模型，结合研究区具体实例， 对研究区进行暴雨型公路病害危险性做综合评价，并对评价结果做对比分析。 1 3 4 技术路线 基于以上分析，本文的研究主要包括两条技术思路，第一，在对研究区暴雨 型公路病害调查与分析的基础上，对暴雨的作用阶段和形成作用过程做深入分 析，提出暴雨型公路病害类型和发育规律：第二，在对暴雨型公路病害形成机理 和发育规律分析的基础上，针对研究区具体情况，进行暴雨型公路病害危险性系 统评价研究。具体技术路线见图1 2 所示。 7 第一章绪论 图1 - 2 技术路线图 8 区域暴雨型公路病害形成机理及危险性评价研究 第二章研究区自然地理与地质环境条件 本文是在完成地质调查项目广东省台山市地质灾害调查与区划1 2 的野外 调查和室内报告编写的基础上，对台山市公路地质灾害和公路水毁等病害有了深 入的了解和认识，特别是一些典型的公路病害案例进行了探讨，因此，以台山市 作为暴雨型公路病害的研究区，为其形成机理分析和危险性评价奠定了基础。 2 1 自然地理 研究区位于珠江三角洲西南部台山市，西接阳江市，东靠珠海市，北挨江门、 开平、恩平，南临南海。地理坐标东经1 1 2 0 1 5 1 1 3 0 1 57 ，北纬2 1 0 2 7 , - - 2 2 0 3 0 。台山市幅员辽阔，总面积3 3 5 6 3k m 2 ，海( 岛) 岸线长5 8 7 k m ，境内有大小 岛屿9 5 个，以川山群岛中的上川岛、下川岛为最大。本次研究区域不包括岛屿 面积。 2 1 1 地形地貌 研究区的中部、北部、西部地形地势较平坦。东部、南部为丘陵广泛分布， 地形起伏较大，地表为残坡积土体或不同风化程度花岗岩，岩土体结构松散。其 中南部南海河流阶地、冲积平原、三角洲平原宽广，丘陵、台地错落其间，沿海 沙洲发育，组成错综复杂的多元化地貌景观( 表2 1 ) 。 研究区地貌类型主要有剥蚀堆积地貌、侵蚀构造地貌、海蚀堆积地貌和海岸 堆积地貌四种类型，其中剥蚀堆积地貌主要包括冲积平原和冲积、洪积阶地；侵 蚀构造地貌主要有中山陡坡、低山陡坡和低山缓坡三类地形；海蚀堆积地貌主要 包括海积微倾斜平原、沙埙地形；海岸堆积地貌主要包括冲蚀海岸、侵蚀