何忠明，劉可，付宏淵，吳從師

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基于集對可拓粗糙集方法的高邊坡爆破施工安全風(fēng)險評價

何忠明1, 2, 3，劉可2，付宏淵3，吳從師4

(1. 長沙理工大學(xué)特殊環(huán)境道路工程湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長沙，410114；2. 廣西交通投資集團(tuán)有限公司，廣西南寧，530022；3. 長沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南長沙，410114；4. 長沙理工大學(xué)土木建筑學(xué)院，湖南長沙，410114)

針對高速公路巖質(zhì)路塹高邊坡采用爆破施工開挖方式容易引起邊坡穩(wěn)定性下降而出現(xiàn)邊坡坡體垮塌以及因爆破產(chǎn)生的振動作用造成鄰近構(gòu)筑物損壞、人員傷亡等安全風(fēng)險問題，綜合考慮邊坡高度、坡形坡率、地質(zhì)條件、爆破設(shè)計方案、爆區(qū)環(huán)境以及安全監(jiān)督與管理共6個影響因素，通過確定擬評價樣本指標(biāo)的經(jīng)典域與節(jié)域，構(gòu)建基于同異反分析的聯(lián)系度隸屬函數(shù)，建立基于集對可拓分析方法的安全風(fēng)險評價模型，采用粗糙集理論計算安全風(fēng)險評價指標(biāo)權(quán)重，對高邊坡爆破施工安全風(fēng)險進(jìn)行評價。研究結(jié)果表明：工程實(shí)例高邊坡爆破施工安全風(fēng)險評價等級為中度風(fēng)險，與現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果一致；評價方法能真實(shí)反映高邊坡爆破施工安全風(fēng)險評價過程中的不確定性，提高高邊坡爆破施工安全風(fēng)險評價的精度；評價模型計算簡單，能夠?yàn)楦哌吰卤剖┕ぬ峁╋L(fēng)險預(yù)判，有效降低安全事故的發(fā)生概率，節(jié)約工程施工安全防護(hù)成本。

集對可拓分析；巖質(zhì)高邊坡；爆破施工；安全風(fēng)險評價

邊坡工程是山區(qū)高速公路建設(shè)項(xiàng)目中的主要分項(xiàng)工程，對高速公路建設(shè)項(xiàng)目的安全生產(chǎn)和運(yùn)營維護(hù)具有十分重要的影響。在巖質(zhì)路塹高邊坡施工過程中，爆破作為主要的開挖方式，產(chǎn)生的爆破振動對巖質(zhì)路塹高邊坡的坡體穩(wěn)定性以及臨近重要構(gòu)筑物安全性影響的風(fēng)險評價已成為山區(qū)高速公路建設(shè)過程中亟需解決的主要問題之一。自21世紀(jì)以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)越來越多，風(fēng)險管控技術(shù)在國內(nèi)一些大型土木工程項(xiàng)目中逐漸得到推廣和應(yīng)用。目前，國內(nèi)現(xiàn)階段針對山區(qū)高速公路工程建設(shè)中的巖質(zhì)路塹高邊坡爆破施工安全風(fēng)險分析尚沒有形成一套成熟、系統(tǒng)的評價體系[1?5]。此外，國內(nèi)學(xué)者采用數(shù)值分析方法對邊坡爆破穩(wěn)定性或安全性進(jìn)行分析時，其建立的數(shù)值分析模型難以考慮巖石內(nèi)部的節(jié)理、裂隙實(shí)際情況，且假設(shè)的荷載作用形式也不同于爆破壓力實(shí)際作用于巖質(zhì)路塹高邊坡的外力荷載形式，導(dǎo)致分析結(jié)果有可能與實(shí)際情況不太相符[6?10]。為此，本文作者建立基于集對可拓分析方法的高邊坡爆破施工安全風(fēng)險評價模型，采用粗糙集理論計算風(fēng)險評價指標(biāo)客觀權(quán)重，以提高巖質(zhì)路塹高邊坡爆破施工安全風(fēng)險評價精度，保障公路邊坡爆破施工安全。

1 系統(tǒng)建模

1.1 物元可拓基本理論

物元的定義：對于待評價樣本，其特征量值為，以有序三元組(，，V)(事物，特征，量值)作為描述事物的基本元，簡稱物元。若事物以個特征1，2，…，和相應(yīng)的量值1，2，…，v描 述，則

1.2 集對分析與可拓學(xué)耦合模型構(gòu)建

1.2.1 高邊坡爆破安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系

爆破開挖方式對巖質(zhì)路塹高邊坡坡體穩(wěn)定性的影響機(jī)制主要包括2個方面：一方面，爆破開挖產(chǎn)生的爆破荷載形成外力導(dǎo)致邊坡巖體的抗剪力衰減，同時，爆破過程中產(chǎn)生爆破振動，降低邊坡巖體結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度，加大邊坡失穩(wěn)的可能性；另一方面，爆破開挖使新形成的坡面更加破碎，并且改變了原有的地應(yīng)力場，在外界環(huán)境影響下，巖體不斷風(fēng)化破裂，邊坡的穩(wěn)定性逐漸喪失[10?14]。另外，由爆破引起的爆破地震效應(yīng)對臨近爆破區(qū)建設(shè)中的重要建筑物(例如隧道、橋梁等)的不利影響也十分突出，主要是因?yàn)榇祟惤ㄖ镞€處于在建過程中，強(qiáng)度還未達(dá)到設(shè)計要求，爆破施工形成的爆破地震效應(yīng)容易引起嚴(yán)重的安全事故[15?16]。因此，通過對失穩(wěn)影響機(jī)制進(jìn)行分析，可對巖質(zhì)路塹高邊坡爆破施工安全風(fēng)險源進(jìn)行識別。本文選取以下6個主要影響因素構(gòu)建巖質(zhì)路塹高邊坡爆破施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系。

1) 邊坡高度。邊坡高度直接影響邊坡爆破施工難度，邊坡高度越高，施工難度越大，越存在不確定性安全風(fēng)險。

2) 坡形坡率。當(dāng)路塹邊坡超過所在自然斜坡比擬坡度Δ時容易失穩(wěn)。高邊坡越陡，越不利于邊坡穩(wěn)定，爆破施工安全風(fēng)險越高。

3) 地質(zhì)條件因素。高邊坡的底層巖性、巖石節(jié)理等地質(zhì)條件因素直接影響高邊坡穩(wěn)定性，地質(zhì)條件不佳對高邊坡爆破施工安全風(fēng)險影響較大。

4) 爆破設(shè)計方案因素。完整的爆破設(shè)計方案內(nèi)容、合理的設(shè)計方法、爆破參數(shù)、完整且可靠的設(shè)計資料能夠?yàn)楦哌吰卤剖┕ぐ踩L(fēng)險提供確切的技術(shù)保證，設(shè)計方案越翔實(shí)，越有利于降低安全風(fēng)險。

5) 爆區(qū)環(huán)境因素。爆區(qū)環(huán)境因素主要考慮的是爆源與周邊重要建筑物之間的關(guān)系。巖質(zhì)高邊坡在爆破施工過程中，若爆破區(qū)地形復(fù)雜，且相鄰重要建筑物相對爆源的安全距離較近，則建筑物抗震性能越低，爆破施工風(fēng)險等級高，其影響不容忽視。

6)安全監(jiān)督與管理因素。安全監(jiān)督與管理因素主要考慮的是人員的安全意識與管理制度的完善程度。若安全組織機(jī)構(gòu)設(shè)置越科學(xué)，專業(yè)管理人員的安全生產(chǎn)責(zé)任制度、安全規(guī)章制度及操作規(guī)程的監(jiān)督和管理越嚴(yán)格，則高邊坡爆破施工安全風(fēng)險越低。

1.2.2 確定擬評價樣本指標(biāo)的經(jīng)典域與節(jié)域

按物元概念，設(shè)擬評價樣本為1，2，…，N(=1，2，…)，為所有樣本集合，C為第(=1，2，…，)個特征(評價指標(biāo))；V為樣本N關(guān)于指標(biāo)C的量值，則V=(a，b)為N關(guān)于特征(評價指標(biāo))C所規(guī)定的量值范圍，即經(jīng)典域為

相應(yīng)評價指標(biāo)C的節(jié)域為

式中：為擬評價樣本的全部等級；(a，b)為評價指標(biāo)C在某條件下所取得的量值范圍。

同理可得，擬評價樣本整體的同征物元體(=1，2，…，)為

1.2.3 基于同異反分析構(gòu)造聯(lián)系隸屬函數(shù)

集對分析方法是基于三分原理對構(gòu)成集對的2個集合間關(guān)系進(jìn)行同異反分析，可以整體和辨證統(tǒng)一地刻畫確定和不確定性的相互作用和轉(zhuǎn)化關(guān)系，與可拓集合存在一定的相似性聯(lián)系。將高邊坡爆破施工現(xiàn)場實(shí)地勘察得到的6個影響因素相關(guān)數(shù)據(jù)與討論標(biāo)準(zhǔn)等級構(gòu)成的集對與可拓集合論域進(jìn)行劃分，結(jié)果如圖1所示。

圖1 集對同異反分析與可拓集合論域關(guān)系示意圖

由可拓集與集對同異反分析關(guān)系可知：當(dāng)擬評價樣本指標(biāo)C的實(shí)測值x位于討論等級標(biāo)準(zhǔn)(=1，2，…，)內(nèi)，則可認(rèn)為其與標(biāo)準(zhǔn)等級的關(guān)系為同一性，同樣也位于可拓集合標(biāo)準(zhǔn)正域0=(F，，F,?1)內(nèi)。因此，相應(yīng)的聯(lián)系隸屬度函數(shù)計算公式為

式中：F，和F，+1分別為討論等級的左右界限值；μ(x)為擬評價樣本對討論標(biāo)準(zhǔn)等級中指標(biāo)構(gòu)成的標(biāo)準(zhǔn)正域的聯(lián)系隸屬度，且μ∈(?1，1)。

當(dāng)擬評價樣本指標(biāo)C的實(shí)測值x位于討論等級標(biāo)準(zhǔn)的相鄰等級?1(＞2)或+1內(nèi)，同樣也位于可拓集合相應(yīng)的過渡正域1=(F,?1，F,)或者2=(F,+1，F,+2)內(nèi)時，則可認(rèn)為其與標(biāo)準(zhǔn)等級的關(guān)系為差異性，因此，相應(yīng)的聯(lián)系隸屬度計算公式為

式中：

式中：F,和F,+1分別為討論等級的左右界限值；(x，0)和(x，)分別為樣本指標(biāo)C的實(shí)測值與討論標(biāo)準(zhǔn)等級中構(gòu)成的可拓正域和標(biāo)準(zhǔn)正域的距。式(8)中，當(dāng)=1時，F,?1取F,；而當(dāng)=時，F,2取F,。

1.2.4 指標(biāo)權(quán)重計算

對安全風(fēng)險評價進(jìn)行研究時，其安全風(fēng)險評價指標(biāo)權(quán)重的確定是一項(xiàng)十分重要的工作，指標(biāo)權(quán)重計算的客觀性直接關(guān)系到高邊坡爆破安全風(fēng)險等級評價的準(zhǔn)確性。指標(biāo)權(quán)重的計算方法主要有主觀權(quán)重和客觀權(quán)重兩大類，相應(yīng)的計算方法有Delphi法、AHP法、均方差法和熵值法等。本文應(yīng)用基于粗糙集理論的權(quán)重計算方法[17?18]來確定高邊坡爆破安全風(fēng)險評價指標(biāo)權(quán)重。該方法無需專家主觀經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)測數(shù)據(jù)離散化基礎(chǔ)上，利用知識約簡方法從數(shù)據(jù)本身的規(guī)律中揭示評價指標(biāo)的客觀權(quán)重。具體計算過程如下。

1) 設(shè)，由決定的不可區(qū)分關(guān)系定為ind()，則/ind()={1，2，…，X}，其中的信息量可定義為

式中：card()表示集合所包含的元素個數(shù)。

2) 若屬性指標(biāo)a(a∈，{1，2，…，a})的重要性以去掉其后所引起的信息量變化程度來衡量，則公式表示為

在屬性中，指標(biāo)a(=1，2，…，)的權(quán)重可定義為

1.2.5 高邊坡爆破安全風(fēng)險評價等級判定

結(jié)合擬評價樣本指標(biāo)權(quán)重ω，可計算得到擬評價樣本綜合聯(lián)系隸屬度μ，并根據(jù)相應(yīng)評價等級標(biāo)準(zhǔn)對樣本等級進(jìn)行評定，計算公式如下：

按照式(13)計算所得的綜合聯(lián)系隸屬度反映其與高邊坡爆破安全風(fēng)險評級等級符合程度(式中為確定的評價等級[19?20])。

2 實(shí)證分析

2.1 工程概況

廣西柳南高速公路改擴(kuò)建工程N(yùn)o.12標(biāo)段左側(cè)某邊坡為巖質(zhì)邊坡，邊坡長約150.0 m，高約64.0 m。地層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，巖層產(chǎn)狀為183°∠60°，邊坡傾向?yàn)?90°，公路走向?yàn)?12°，如圖2所示。該高邊坡距離工區(qū)標(biāo)段內(nèi)運(yùn)營高速公路段較近，需進(jìn)行爆破施工，并按照4個風(fēng)險等級進(jìn)行評價，其評價標(biāo)準(zhǔn)={等級Ⅳ(極高風(fēng)險)，等級Ⅲ(高度風(fēng)險)，等級Ⅱ(中度風(fēng)險)，等級Ⅰ(低度風(fēng)險)}。

通過實(shí)地勘測采集到的待評價高邊坡爆破安全風(fēng)險評價指標(biāo)參數(shù)如表1所示。

圖2 邊坡工程地質(zhì)剖面圖

表1 高邊坡爆破安全風(fēng)險評價指標(biāo)實(shí)測值

2.2 樣本高邊坡爆破安全風(fēng)險評價指標(biāo)經(jīng)典域Rk和節(jié)域Rm的確定

巖質(zhì)路塹高邊坡爆破施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)共選取6個主要影響因素：邊坡高度、坡形坡率、地質(zhì)條件、爆破設(shè)計方案、爆區(qū)環(huán)境以及安全監(jiān)督與管理因素。經(jīng)對實(shí)地勘察得到的6個影響因素相關(guān)數(shù)據(jù)大樣本統(tǒng)計，得到高邊坡爆破施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)分類標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示。

表2 高邊坡爆破施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)分類標(biāo)準(zhǔn)

因此，巖質(zhì)路塹高邊坡爆破施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)經(jīng)典域R(其中=4)構(gòu)建如下：

同理，巖質(zhì)路塹高邊坡爆破施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)節(jié)域R(其中=6)構(gòu)建如下：

因此，巖質(zhì)路塹高邊坡爆破施工安全風(fēng)險評價整體的同征物元體R(其中=1)為

2.3 基于同異反分析構(gòu)造聯(lián)系隸屬函數(shù)

根據(jù)聯(lián)系度隸屬函數(shù)公式(5)~(9)可得以下結(jié)果。

2) 待評價No.12標(biāo)段K1431+320~470左側(cè)坡段中的評價指標(biāo)2(12)=0，則其位于討論等級標(biāo)準(zhǔn)∈(0，5)內(nèi)。由式(5)可知μ(12)=0。

3) 待評價No.12標(biāo)段K1431+320~470左側(cè)坡段中的評價指標(biāo)3(13)=12，則其位于標(biāo)準(zhǔn)等級∈(0，24)內(nèi)。由式(5)可知μ(13)=?0.2。

4) 待評價No.12標(biāo)段K1431+320~470左側(cè)坡段中的評價指標(biāo)4(14)=35，則其位于討論等級標(biāo)準(zhǔn)∈(0，24)相鄰等級+1內(nèi)。由式(6)~(8)可知μ(14)=?0.22。

5) 待評價No.12標(biāo)段K1431+320~470左側(cè)坡段中的評價指標(biāo)5(15)=46，則其位于討論等級標(biāo)準(zhǔn)∈(0，24)相鄰等級+1內(nèi)。由公式(6)~(8)可知μ(15)=?0.44。

6) 待評價No.12標(biāo)段K1431+320~470左側(cè)坡段中的評價指標(biāo)6(16)=21，則其位于討論等級標(biāo)準(zhǔn)∈(0，24)內(nèi)。由式(5)可知μ(16)=?0.25。

2.4 計算高邊坡爆破安全風(fēng)險評價指標(biāo)權(quán)重

巖質(zhì)路塹高邊坡爆破安全風(fēng)險評價指標(biāo)權(quán)重的計算采用的是基于粗糙集理論的權(quán)重計算方法。這種計算方法以大樣本現(xiàn)場勘察數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，其計算見文獻(xiàn)[12]及式(9)~(11)。本文的指標(biāo)權(quán)重計算結(jié)果如表3所示。

表3 高邊坡爆破安全風(fēng)險評價指標(biāo)權(quán)重

2.5 高邊坡爆破安全風(fēng)險評價等級判定

按照式(12)計算得到巖質(zhì)路塹高邊坡爆破安全風(fēng)險評價的綜合聯(lián)系隸屬度為μ=?0.382。

高邊坡爆破安全風(fēng)險評價等級標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，廣西某高速公路No.12標(biāo)段K1431+320~ 470左側(cè)坡段爆破施工安全風(fēng)險等級為等級Ⅱ(中度風(fēng)險)。在現(xiàn)場調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，該樣本高邊坡在實(shí)際爆破施工時，由于爆破施工方案設(shè)計中沒有使用烈性炸藥，而是采用靜態(tài)破碎劑及二氧化碳?xì)怏w爆破等新型控制爆破技術(shù)，安全風(fēng)險等級為中度風(fēng)險，故由本文模型計算判定的風(fēng)險等級與實(shí)際工程情況相符，驗(yàn)證了本文模型的正確性。

表4 高邊坡爆破安全風(fēng)險評價等級標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)論

1)建立的高邊坡爆破施工安全風(fēng)險的集對分析?可拓綜合評價模型，通過將可拓學(xué)與集對分析理論耦合，真實(shí)反映了高邊坡爆破施工安全風(fēng)險評價過程中的不確定性，提高了高邊坡爆破施工安全風(fēng)險評價的精度，并且評價模型分析思路清晰，計算簡單。

2)基于粗糙集理論的安全風(fēng)險評價指標(biāo)權(quán)重計算方法與傳統(tǒng)指標(biāo)權(quán)重計算方法相比更加科學(xué)、客觀，完全依托高邊坡施工現(xiàn)場調(diào)研得到的大樣本本身數(shù)據(jù)的規(guī)律，降低了專家評價的主觀因素，能使高邊坡爆破施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)賦權(quán)更加科學(xué)、可靠，更加真實(shí)地反映評價樣本的實(shí)際情況。

3)基于集對分析和可拓學(xué)耦合方法的評價結(jié)果與工程實(shí)際結(jié)果相吻合，驗(yàn)證了本文模型的正確性及實(shí)用性。說明本模型能夠?yàn)楦哌吰卤剖┕ぬ峁╋L(fēng)險預(yù)判，及時地提出相應(yīng)的解決方案，有效地降低安全事故的發(fā)生概率，節(jié)約工程施工安全防護(hù)成本，使高邊坡爆破施工更加的技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理。

[1] 高文學(xué), 劉宏宇, 劉洪洋, 等. 爆破開挖對路塹高邊坡穩(wěn)定性影響分析[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2010, 29(S1): 2982?2987. GAO Wenxue, LIU Hongyu, LIU Hongyang, et al. Road high cutting slope stability analysis under influence of blasting for excavation[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2010, 29(S1): 2982?2987.

[2] 谷慧娟, 鄧海斌. 公路巖質(zhì)高邊坡爆破開挖模擬分析[J]. 公路工程, 2013, 38(1): 38?39, 43. GU Huijuan, DENG Haibin. Simulation analysis of blasting excavation for highway rock slope[J]. High Way Engineering, 2013, 38(1): 38?39, 43.

[3] 劉國頌, 綦春明, 聶春龍. 基于博弈論組合賦權(quán)的邊坡穩(wěn)定性集對分析[J]. 長江科學(xué)院院報, 2014, 31(6): 83?88. LIU Guosong, QI Chunming, NIE Chunlong. Set pair analysis of slope stability based on combination weighting of game theory[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2014, 31(6): 83?88.

[4] 林孝松, 趙燕, 陳洪凱, 等. 山區(qū)公路邊坡安全評價系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J]. 中國安全科學(xué)學(xué)報, 2014, 24(3): 72?78. LIN Xiaosong, ZHAO Yan, CHEN Hongkai, et al. Design and realization of slope safety assessment system along highway in mountainous area[J]. China Safety Science Journal, 2014, 24(3): 72?78.

[5] 林孝松, 許江, 陳洪凱, 等. 山區(qū)公路高切坡整體安全評價方法研究[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版), 2011, 35(4): 718?722. LIN Xiaosong, XU Jiang, CHEN Hongkai, et al. Study on the overall safety evaluation method of high cut-slope in mountain highway[J]. Journal of Wuhan University of Technology (Transportation Science & Engineering), 2011, 35(4): 718?722.

[6] 林孝松. 公路邊坡安全評價集對分析模型研究[J]. 西南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2011, 36(6): 28?33. LIN Xiaosong. Study on set pair analysis model of highway slope safety assessment[J]. Journal of Southwest China Normal University (Natural Science Edition), 2011, 36(6): 28?33.

[7] 劉長平. 山區(qū)高速公路路塹高邊坡穩(wěn)定性分析評價[J]. 安徽地質(zhì), 2010, 20(3): 234?236, 240. LIU Changping. Stability analysis of high slope of expressway in mountainous area[J]. Geology of Anhui, 2010, 20(3): 234?236, 240.

[8] 秦植海, 秦鵬. 高邊坡穩(wěn)定性評價的模糊層次與集對分析耦合模型[J]. 巖土工程學(xué)報, 2010, 32(5): 706?711. QIN Zhihai, QIN Peng. Evaluation coupling model for high slope stability based on fuzzy analytical Hierarchy process-set pair analysis method[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2010, 32(5): 706?711.

[9] 方宏偉, 李長洪, 方玲玲. 基于粗糙商集的邊坡穩(wěn)定性模糊積分評價[J]. 長江科學(xué)院院報, 2012, 29(6): 58?62. FANG Hongxin, LIN Changhong, FANG Lingling. Fuzzy integral evaluation of slope stability based on rough set[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2012, 29(6): 58?62.

[10] 李寧, 張承客, 周鐘. 邊坡爆破開挖對鄰近已有洞室影響研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2012, 31(S2): 3471?3477. LI Ning, ZHANG Chengke, ZHOU Zhong. Influence research of slope blasting excavation on adjacent existed tunnel[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2012, 31(S2): 3471?3477.

[11] 譚國湖, 劉立健, 黃生文. 巖石高邊坡爆破震動監(jiān)測及動力響應(yīng)分析[J]. 中外公路, 2011, 31(3): 42?45. TAN Guohu, LIU Lijian, HUANG Shenwen. Monitoring of blasting vibration and dynamic response analysis of high rock slope[J]. Journal of China & Foreign Highway, 2011, 31(3): 42?45.

[12] 王廣月, 崔海麗, 李倩. 基于粗糙集理論的邊坡穩(wěn)定性評價中因素權(quán)重確定方法的研究[J]. 巖土力學(xué), 2009, 30(8): 2418?2422. WANG Guangyue, CUI Haili, LI Qian. Investigation of method for determine factors weights in evaluation slope stability based on rough set theory[J]. Rock and Soil Mechanics, 2009, 30(8): 2418?2422.

[13] 林孝松. 山區(qū)公路邊坡安全評價與災(zāi)害預(yù)警研究[D]. 重慶: 重慶大學(xué)重慶大學(xué)資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 2010, 47?87. LIN Xiaosong. Study on slope safety assessment and Hazard warning along Highway in mountainous area[D]. Chongqing: Chongqing University. College of Resources and Environmental Science, 2010: 47?87.

[14] 何海鷹, 胡甜, 趙健. 基于AHP的巖質(zhì)高邊坡風(fēng)險評估指標(biāo)體系[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2012, 43(7): 2861?2868. HE Haiying, HU Tian, ZHAO Jian. Risk assessment indexes system of high rock slope based on AHP[J]. Journal of Central South University (Science and Technology), 2012, 43(7): 2861?2868.

[15] 劉杰, 宋亮, 毛愛民, 等. 基于模糊層次與改進(jìn)集對分析的公格爾隧道施工風(fēng)險評估[J]. 中外公路, 2015, 35(6): 211?216. LIU Jie, SONG Ling, MAO Aimin, et al. Fuzzy AHP and improved set pair analysis based on Kongur tunnel construction risk assessment[J]. Journal of China & Foreign Highway, 2015, 35(6): 211?216.

[16] 王林冰. 基于無網(wǎng)格法的邊坡穩(wěn)定性模糊評價[J]. 水電能源科學(xué), 2014, 32(4): 133?135, 142. WANG Linbing. Fuzzy evaluation of slope stability based on meshless method[J]. Water Resources and Power, 2014, 32(4): 133?135, 142.

[17] 劉曉, 唐輝明, 劉清秉, 等. 考慮能量-時間分布的邊坡動力可靠性分析新方法[J]. 巖土力學(xué), 2015, 36(5): 1428?1443, 1454. LIU Xiao, TANG Huiming, LIU Qingbing, et al. A new method for reliability analysis of dynamic slope stability with considering energy-time distribution[J]. Rock and Soil Mechanics, 2015, 36(5): 1428?1443, 1454.

[18] 徐飛, 徐衛(wèi)亞, 劉造保, 等. 基于PSO-PP的邊坡穩(wěn)定性評價[J]. 巖土工程學(xué)報, 2011, 33(11): 1708?1713. XU Fei, XU Weiya, LIU Zaobao, et al. Slope stability evaluation based on PSO-PP[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2011, 33(11): 1708?1713.

[19] 宋杰, 胡輝, RAFIG A. 基于LiDAR技術(shù)的節(jié)理巖質(zhì)邊坡有限元分析[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報, 2013, 32(S2): 3972?3978. SONG Jie, HU Hui, RAFIG A. LIDAR-based finite element simulation for jointed rock slope[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2013, 32(S2): 3972?3978.

[20] 馮東梅, 陳雪, 王丹, 等. 爆破振動對邊坡穩(wěn)定性影響的FA-IGA-LSSVM模型[J]. 遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2016, 35(7): 717?721. FENG Dongmei, CHEN Xue, WANG Dan, et al. FA-IGA-LSSVM predictive model of the influence of blasting vibration on mine slope stability[J]. Journal of Liaoning Technical University (Natural Science), 2016, 35(7): 717?721.

(編輯 陳燦華)

Safety risk assessment of high slope blasting construction based on set pair-extension analysis

HE Zhongming1, 2, 3, LIU Ke2, FU Hongyuan3, WU Congshi4

(1. Key Laboratory of Special Environment Road Engineering of Hunan Province,Changsha University of Science & Technology, Changsha 410114, China;2. Guangxi Communications Investment Group Co. Ltd., Nanning 530022, China;3. School of Communication and Transportation Engineering,Changsha University of Science & Technology, Changsha 410114, China;4. School of Civil Engineering and Architecture, Changsha University of Science & Technology, Changsha 410114, China)

Considering that the high slope of highway rock cut by blasting excavation is easy to cause the decline of slope stability and the vibration caused by blasting damage to nearby structures, personnel casualties and other security risks,6 factors, i.e. slope height, slope shape and slope ratio, geological condition, blasting design scheme, blasting area environment, safety supervision and management were used to determine the classical domain and joint domain of the proposed evaluation sample, membership function was constructed based on identity-discrepancy-contrary analysis, and a security risk assessment model was established based on set pair-extension analysis method and rough set theory to calculate the safety risk evaluation index weights and evaluate the safety risk of high slope blasting construction. The results show that high slope blasting construction safety risk assessment level is moderate risk, which is consistent with the field survey results. The evaluation method can truly reflect the uncertainty of high slope blasting construction safety risk assessment process, and improve the safety risk assessment accuracy of the high slope blasting construction. The evaluation model analysis is simple, and can provide risk prediction for high slope blasting construction, effectively reduce the probability of safety accidents and save the cost of construction safety.

set pair-extension analysis; high rock slope; blasting construction; safety risk evaluation

10.11817/j.issn.1672?7207.2017.08.032

TK121

A

1672?7207(2017)08?2217?07

2016?09?11；

2016?11?26

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51508042, 51678073, 51274049)；廣西交通投資集團(tuán)有限公司博士后基金資助項(xiàng)目(2016)；長沙理工大學(xué)特殊環(huán)境道路工程湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助項(xiàng)目(kfj120402)；浙江省交通運(yùn)輸廳科技項(xiàng)目(2014H22) (Projects(51508042, 51678073, 51274049) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(2016) supported by the Post Doctoral Foundation of Guangxi Communications Investment Group Co. Ltd.; Project(kfj120402) supported by the Opening Project of Key Laboratory of Special Environment Road Engineering of Hunan Province; Project (2014H22) supported by the Science and Technology of Department of Transportation of Zhejiang Province)

劉可，博士，研究員級高級工程師，從事高速公路建設(shè)管理工作；E-mail: dr_lk@163.com