复杂地质条件下边坡支护施工安全风险动态评估与管控方法

一、引言

边坡工程在水利水电、交通、矿山等诸多领域广泛存在，边坡支护施工的安全直接关系到工程建设人员的生命安全和工程的成败。在复杂地质条件下，如高陡边坡、破碎岩层、软弱夹层、地下水丰富等情况，边坡支护施工面临着滑坡、坍塌、泥石流等多种安全风险。传统的安全风险评估与管控方法多采用静态评估，难以实时反映施工过程中因地质条件变化、施工工艺调整、环境因素影响等导致的风险动态变化。随着工程建设规模的不断扩大和地质条件的日益复杂，研究复杂地质条件下边坡支护施工安全风险动态评估与管控方法具有重要的现实意义。

二、复杂地质条件下边坡支护施工安全风险分析

2.1 复杂地质条件的特性

复杂地质条件涵盖多种类型，其特性对边坡支护施工安全影响显著。高陡边坡坡度大、稳定性差，岩体易受重力作用发生滑动；破碎岩层完整性差，裂隙发育，导致岩体强度降低，支护难度增加；软弱夹层的存在会形成潜在滑动面，大大增加边坡失稳风险；地下水丰富的区域，水的渗透、软化作用会改变岩土体力学性质，降低边坡稳定性，还可能引发流砂、管涌等不良地质现象。

2.2 安全风险因素识别

复杂地质条件下边坡支护施工安全风险因素众多，可从地质、施工、环境等多个方面进行识别。

地质因素：包括岩土体类型、岩体结构、地质构造（断层、褶皱等）、地下水水位及水量等。不同岩土体的力学性能差异大，软弱岩土体边坡更易发生变形失稳；复杂地质构造会破坏岩体完整性，增加边坡不稳定因素；地下水的变化会影响岩土体的抗剪强度等力学参数。

施工因素：施工工艺不合理，如开挖顺序不当、支护滞后，可能导致边坡应力失衡引发坍塌；施工设备故障、操作不规范，易造成人员伤亡和工程事故；施工进度过快，未给支护结构充分的养护时间，也会影响边坡稳定性。

环境因素：强降雨会增加岩土体含水量，增大下滑力，降低抗滑力；地震、爆破振动等动力作用会使边坡岩土体松动，破坏其原有稳定性；风化作用长期影响会削弱岩土体强度，增加边坡安全风险。

2.3 安全风险的特点

复杂地质条件下边坡支护施工安全风险具有以下特点：

动态性：随着施工进程推进，地质条件不断暴露，施工工艺和环境因素也在变化，安全风险处于动态演变过程中。

复杂性：多种风险因素相互交织、相互影响，单一风险因素可能引发多种风险事件，不同风险因素组合也会产生不同的风险后果。

隐蔽性：部分风险因素如地下软弱夹层、地下水渗流等难以直接观测，其对边坡稳定性的影响在初期可能不明显，一旦发展到一定程度，易引发严重的安全事故。

三、边坡支护施工安全风险动态评估方法

3.1 风险评估指标体系构建

基于对复杂地质条件下边坡支护施工安全风险因素的分析，遵循科学性、系统性、可操作性等原则，构建风险评估指标体系。该体系分为目标层、准则层和指标层。目标层为边坡支护施工安全风险评估；准则层包括地质条件、施工因素、环境因素三个方面；指标层则细化为岩土体类型、岩体结构、施工工艺、降雨强度等 20 个具体指标。每个指标均根据其对边坡支护施工安全风险的影响程度赋予相应权重，权重确定采用层次分析法（AHP），通过专家打分构建判断矩阵，计算各指标权重，确保指标体系的合理性。

3.2 动态评估模型建立

采用模糊综合评价法与灰色关联分析相结合的方法建立动态评估模型。模糊综合评价法能够处理评估过程中的模糊性问题，将风险程度划分为低、较低、中等、较高、高五个等级。灰色关联分析则可用于处理数据量少、信息不完全的情况，通过计算各风险指标与不同风险等级的关联度，确定边坡支护施工在某一时刻的安全风险等级。

在施工过程中，定期采集各风险指标数据，更新评估模型，实现对安全风险的动态评估。同时，引入 BP 神经网络对模型进行优化，利用其强大的自学习和自适应能力，提高评估结果的准确性和可靠性。

3.3 评估流程

边坡支护施工安全风险动态评估流程如下：首先，收集施工区域地质勘察资料、施工方案、环境监测数据等相关信息；其次，根据风险评估指标体系，对各指标数据进行预处理和标准化；然后，运用建立的动态评估模型，计算各风险指标的模糊隶属度和灰色关联度，确定边坡支护施工当前的安全风险等级；最后，将评估结果及时反馈给施工管理人员，为风险管控提供依据。在施工过程中，按照一定时间间隔或在关键施工节点重复上述流程，实现对安全风险的动态跟踪评估。

四、边坡支护施工安全风险管控方法

4.1 风险预防措施

优化施工设计：在施工前，充分进行地质勘察，详细了解施工区域地质条件，根据地质特点优化边坡支护设计方案。对于破碎岩层边坡，可采用锚杆-锚索联合支护体系；对于地下水丰富区域，提前设计排水系统，降低地下水位。

加强施工人员培训：定期组织施工人员进行安全知识和技能培训，提高其对复杂地质条件下边坡支护施工安全风险的认识和防范能力。培训内容包括施工工艺规范、安全操作规程、风险识别与应急处理等。

设备维护与管理：建立施工设备定期检查和维护制度，确保设备性能良好。对关键设备如钻孔机、起重机等进行重点监测，及时发现和排除设备故障隐患。

4.2 风险监测与预警

监测系统建立：在边坡支护施工区域布置多种监测设备，构建全方位的安全监测系统。采用全站仪、GPS 监测边坡位移，利用渗压计监测地下水水位和孔隙水压力，通过应力计监测支护结构受力情况。

预警阈值设定：根据边坡稳定性分析和工程经验，为各监测指标设定合理的预警阈值。当监测数据达到或超过预警阈值时，立即发出预警信号，提醒施工人员采取相应措施。

预警分级响应：将预警分为一般预警、严重预警和紧急预警三个级别。一般预警时，加强监测频率，分析数据变化趋势；严重预警时，暂停部分施工活动，组织专家进行风险评估；紧急预警时，立即停止施工，疏散人员，启动应急预案。

4.3 风险应急处理

制定完善的边坡支护施工安全风险应急预案，明确应急组织机构和职责分工。预案中应包含不同风险事件的应急处置流程，如边坡坍塌事故发生时，立即组织人员撤离危险区域，封锁现场，对坍塌区域进行临时加固处理；同时，及时向相关部门报告事故情况，启动救援机制。定期对应急预案进行演练和修订，确保其有效性和实用性。

五、结论与展望

5.1 研究结论

本文通过对复杂地质条件下边坡支护施工安全风险的分析，构建了一套完整的动态评估与管控方法。建立的风险评估指标体系全面涵盖了地质、施工、环境等方面的风险因素，采用的动态评估模型能够准确反映施工过程中安全风险的动态变化。提出的风险管控方法从预防、监测、应急等多个环节入手，具有较强的实用性和可操作性。通过实际工程案例验证，该方法能够有效降低复杂地质条件下边坡支护施工安全风险，为工程安全施工提供了有力保障。

参考文献

[1]王浩，李强。复杂地质条件下边坡稳定性分析及支护技术研究[J].岩土工程学报，2023,45(7):1325-1334.

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