278土质边坡稳定分析一原理·方法·程序 10.1.4定量风险分析法 定量风险分析是建立在风险概率和以人员伤亡和财产为定量指标基础上的一个综合决 策系统 (1) Morgan(1992)用以下的条件概率计算公式来评价一个独立个体的风险。 R(IN)=P(H)×P(S/H)×P(T/S)×F(L/T) (10.3) 式中:R(N为一个独立个体发生伤亡的年频率;PH为灾害(这里指滑坡)的年发生频率 P(S/H)为灾害的空间破坏频率(例如滑坡对一定距离的建筑物的影响);P(TS)为考虑时间效 应影响的概率;(L/为个体的脆弱程度。 图10.2澳大利亚纽卡斯尔一滑坡平面位置图 表10.2某滑坡单一风险分析 风险滑坡发生危害 脆弱度 个体大小概率程度va 人身财产 大 05很高10005100051.000025 大005很高050.3090.150450007 大005很高0 00100500050.0250.00025 注a为单一个体受滑坡影响的概率(建筑物B与C只有在泥石流发生时才受影响);为在建筑物受到影响 人致死的概率:V为在建筑物受到影响时,单一风险个体价值的比率;为人员伤亡的脆弱度 Vp为财产损失的脆弱度(=axV (2)对于财产的损失。评估公式为
278 土质边坡稳定分析 原理 ⋅ 方法 ⋅ 程序 10. 1. 4 定量风险分析法 定量风险分析是建立在风险概率和以人员伤亡和财产为定量指标基础上的一个综合决 策系统 (1) Morgan (1992)用以下的条件概率计算公式来评价一个独立个体的风险 R(IN) = P(H)× P(S / H)× P(T / S)×V(L / T) (10.3) 式中 R(IN)为一个独立个体发生伤亡的年频率 P(H)为灾害(这里指滑坡)的年发生频率 P(S/H)为灾害的空间破坏频率(例如滑坡对一定距离的建筑物的影响) P(T/S)为考虑时间效 应影响的概率 V(L/T)为个体的脆弱程度 图 10. 2 澳大利亚纽卡斯尔一滑坡平面位置图 表 10. 2 某滑坡单一风险分析 风险 脆弱度 单一风险 个体 滑坡 大小 发生 概率 危害 程度 Va Vb Vc VL VP 人身财产 A 大 0.05 很高 1.0 0.05 1.0 0.05 1.0 0.0025 B 大 0.05 很高 0.5 0.3 0.9 0.15 0.45 0.0075 C 大 0.05 很高 0.5 0.01 0.05 0.005 0.025 0.00025 注 Va 为单一个体受滑坡影响的概率 建筑物 B 与 C 只有在泥石流发生时才受影响 Vb为在建筑物受到影响 时 有一人致死的概率 Vc 为在建筑物受到影响时 单一风险个体价值的比率 VL为人员伤亡的脆弱度 ( = Va×Vb) VP为财产损失的脆弱度( = Va×Vc) (2) 对于财产的损失 评估公式为
第10章边坡稳定的风险分析279 P(R)=P(H)×P(S/H)x(P/S)×E (10.4) 式中:P(R)为以货币为单位的每年财产的损失,相应个体是长久存在的,还是临时的,此值 就有明显的不同;I(PS)为建筑物滑坡灾害的脆弱程度;E为以货币为单位的损失(例如该 财产目前的价值);其余变量定义同式(10.3)。 对于滑坡体影响范围内风险个体的脆弱度通常可在历史记录和工程技术人员判断的基 础上进行评估。例如,在高陡边坡坡脚处的建筑物就比远离坡脚处的建筑物具有较高的脆弱 度(即建筑物整体的破坏的概率高)。处于高速度滑坡区影响范围内的建筑物就比位于速度 低滑坡区的同一建筑物的脆弱度高。 定量风险分析方法能比较全面和定量地分析滑坡问题的失稳概率以及相应的灾害后果 能直接面对和处理滑坡问题的风险评估。定量风险分析方法通常有以下几个步骤: (1)建立一滑坡灾害模型。该模型尽可能包含滑坡区的地质条件,各种可能诱发滑坡的 内在和外在因素,以及滑坡区周围的工厂、居民区、交通设施等。 (2)列出所有可能的边坡破坏模式和计算相应的破坏概率。这是定量分析的一个重要内 容,通常称可靠度分析,将在本章其它节中进行详细的讨论 3)建立滑坡后果模型。评估特定滑坡破坏模式下的灾害后果 (4)计算风险个体的单一风险和滑坡影响范围内的整体风险 10.1.5大坝和边坡的允许风险 制定一个合适的允许风险程度,是风险管理的一个重要组成部分。通常用以下两种指标 规定大坝和边坡的允许风险 1.允许风险 允许风险通常以每年每一单独生命被摧毁的概率来描述。例如,假定我国人口以12×10 计,每年因滑坡、泥石流死亡人数为1200人,则以年计的风险为1200÷(1.2×10°)=10°。 在风险分析领域,还需要区分单独生命是主动的还是被动的风险承受者。例如对登山者、 主动吸烟者这样的主动风险承担者,设定其允许风险时自然要比大坝下游的居民、被动吸烟 者等被动风险承担者要高得多。Reid(1989)介绍了英国CIRA( Construction Industry and Research association)在1977年规定的建筑物以年计的允许风险社会指数,见表103。 表10.3英国CIRA规定的以年计的允许风险社会指数 建筑物类型大坝,人群聚居处办公室,商业,工业区桥梁塔,近海结构 0.005 0.05 0.5 Fel(1993)在英国CIRA规定的建筑物以年计的允许风险社会指数的基础上,提出了各 种行业允许风险的确定方法,如下式: )=x×10 式中:K为社会指数,见表10.3;N为受影响的人数
第 10 章 边坡稳定的风险分析 279 P(R) = P(H)× P(S / H)×(P / S)× E (10.4) 式中 P(R)为 以货币为单位的每年财产的损失 相应个体是长久存在的 还是临时的 此值 就有明显的不同 V(P/S)为建筑物滑坡灾害的脆弱程度 E 为以货币为单位的损失 例如该 财产目前的价值 其余变量定义同式(10.3) 对于滑坡体影响范围内风险个体的脆弱度通常可在历史记录和工程技术人员判断的基 础上进行评估 例如 在高陡边坡坡脚处的建筑物就比远离坡脚处的建筑物具有较高的脆弱 度 即建筑物整体的破坏的概率高 处于高速度滑坡区影响范围内的建筑物就比位于速度 低滑坡区的同一建筑物的脆弱度高 定量风险分析方法能比较全面和定量地分析滑坡问题的失稳概率以及相应的灾害后果 能直接面对和处理滑坡问题的风险评估 定量风险分析方法通常有以下几个步骤 (1) 建立一滑坡灾害模型 该模型尽可能包含滑坡区的地质条件 各种可能诱发滑坡的 内在和外在因素 以及滑坡区周围的工厂 居民区 交通设施等 (2) 列出所有可能的边坡破坏模式和计算相应的破坏概率 这是定量分析的一个重要内 容 通常称可靠度分析 将在本章其它节中进行详细的讨论 (3) 建立滑坡后果模型 评估特定滑坡破坏模式下的灾害后果 (4) 计算风险个体的单一风险和滑坡影响范围内的整体风险 10. 1. 5 大坝和边坡的允许风险 制定一个合适的允许风险程度 是风险管理的一个重要组成部分 通常用以下两种指标 规定大坝和边坡的允许风险 1. 允许风险 允许风险通常以每年每一单独生命被摧毁的概率来描述 例如 假定我国人口以 1.2×109 计 每年因滑坡 泥石流死亡人数为 1200 人 则以年计的风险为 1200÷(1.2×109 )=10-6 在风险分析领域 还需要区分单独生命是主动的还是被动的风险承受者 例如对登山者 主动吸烟者这样的主动风险承担者 设定其允许风险时自然要比大坝下游的居民 被动吸烟 者等被动风险承担者要高得多 Reid (1989)介绍了英国 CIRA (Construction Industry and Research Association)在 1977 年规定的建筑物以年计的允许风险社会指数 见表 10.3 表 10. 3 英国 CIRA 规定的以年计的允许风险社会指数 建筑物类型 大坝 人群聚居处 办公室 商业 工业区 桥梁 塔 近海结构 Ks 0.005 0.05 0.5 5 Fell (1993)在英国 CIRA 规定的建筑物以年计的允许风险社会指数的基础上 提出了各 种行业允许风险的确定方法 如下式 r s N K P f 4 10 ( ) − × = (10.5) 式中 Ks为社会指数 见表 10.3 Nr为受影响的人数
280土质边坡穗定分析一原理·方法·程序 表104摘录了Red(1989)对各类主动和被动风险承受者建议的允许风险 表10.4各种行业对生命伤害的风险统计(Reid,1989) 风险种类 单独个体以年计死亡的概率(×10) 桥梁破坏 结构破坏桥墩(UK) 0.14 桥梁火灾 自然灾害(US) 暴风雨 龙卷风 雷电 地震 2 火车旅行 电击 飞机旅行 中毒 溺水 火灾 990000 落石 公路旅行 300 职业风险 制衣业 汽车制造业 化工业 85 造船业 农业 110 建筑业 150 铁道 180 采石 295 近海石油 1.650 海捕鱼 2,800 运动风险 洞穴探险 滑翔 潜水 赛艇 00 高空滑翔 1.500 跳伞 所有的原因 整体 12,000 30岁男性 1,000 60岁女性 10.000 60岁男性 20,000
280 土质边坡稳定分析 原理 ⋅ 方法 ⋅ 程序 表 10.4 摘录了 Reid (1989)对各类主动和被动风险承受者建议的允许风险 表 10. 4 各种行业对生命伤害的风险统计(Reid, 1989) 风险种类 单独个体以年计死亡的概率(×10-6) 桥梁破坏 结构破坏桥墩(UK) 0.14 桥梁火灾 4 自然灾害(US) 暴风雨 0.4 龙卷风 0.4 雷电 0.5 地震 2 一般风险 火车旅行 4 电击 6 飞机旅行 9 水上旅行 9 中毒 20 溺水 30 火灾 40 落石 90 公路旅行 300 职业风险 制衣业 5 汽车制造业 15 化工业 85 造船业 105 农业 110 建筑业 150 铁道 180 煤矿 210 采石 295 采矿 750 近海石油 1,650 深海捕鱼 2,800 运动风险 洞穴探险 45 滑翔 400 潜水 420 赛艇 800 高空滑翔 1,500 跳伞 1,900 所有的原因 整体 12,000 30岁女性 600 30岁男性 1,000 60岁女性 10,000 60岁男性 20,000
第10章边坡稳定的风险分析281 Fl分析了各种行业风险的基础上认为,对于被动风险承受者,以年计允许风险应小 于10-6,最大也不得超过105 图103为南非、荷兰和澳大利亚对大坝允许风险的规定( Kreuzer,2000°。从中可以看到 允许的风险程度是和一个国家的经济发展程度以及人口密度等情况密切相关的。例如,在图 103中,南非和荷兰均以1000人作为横坐标N最大的度量,而澳大利亚则取10000人,在 我国则横坐标至少要外延至10万人 对于滑坡灾害,澳大利亚岩土力学学会和香港政府分别建议如表105和图104所示的 允许风险( Australian Geotechnics Society,200,Ho.etal.,2000 F1.00E-03 被动承受风险区 00E-04 1.00-05 1.00E-07 =0.01 B=0,1 1.00E-06 1.00E-07 1.00E-02p F1 不可接受的风险区 1.00-07般可接受的风险区 图10.3一些国家对大坝允许风险的规定 (a)南非;(b)荷兰;(c)澳大利亚,N为失效个体的数量 °图10.3(原文纵坐标似有误,己根据作者理解改正
第 10 章 边坡稳定的风险分析 281 Fell 在分析了各种行业风险的基础上认为 对于被动风险承受者 以年计允许风险应小 于 10−6 最大也不得超过 10−5 图 10.3 为南非 荷兰和澳大利亚对大坝允许风险的规定(Kreuzer, 2000)Ο 从中可以看到 允许的风险程度是和一个国家的经济发展程度以及人口密度等情况密切相关的 例如 在图 10.3 中 南非和荷兰均以 1000 人作为横坐标 N 最大的度量 而澳大利亚则取 10000 人 在 我国则横坐标至少要外延至 10 万人 对于滑坡灾害 澳大利亚岩土力学学会和香港政府分别建议如表 10.5 和图 10.4 所示的 允许风险(Australian Geotechnics Society, 2000; Ho. et al. , 2000) 图 10. 3 一些国家对大坝允许风险的规定 a 南非 b 荷兰 c 澳大利亚 N 为失效个体的数量 Ο 图10.3(a)原文纵坐标似有误 已根据作者理解改正
282土质边坡穗定分析一原理·方法·程序 1.00E+00 叮接受风险区 1,00E-0 1.00E…06 1.00E 可接受风险 失效个体数量(N) 1.00E0 00E…0 日不可接受风险区 1.00E-0 1.00E…0 1.00E 1.00E-08 1.00E09 失效个体数(N) 图10.4香港政府对边坡允许风险的规定 (a)二层次评价方法;(b)三层次评价方法 表10.5澳大利亚岩土力学学会建议的以年计的允许风险 情况 建议的允许风 已建边坡 处于高危地区的人群 10 般人群 新建边坡 处于高危地区的人群 10 一般人群
282 土质边坡稳定分析 原理 ⋅ 方法 ⋅ 程序 图 10. 4 香港政府对边坡允许风险的规定 (a) 二层次评价方法 (b) 三层次评价方法 表 10. 5 澳大利亚岩土力学学会建议的以年计的允许风险 情况 人群属性 建议的允许风险 处于高危地区的人群 10-4 已建边坡 一般人群 10-5 处于高危地区的人群 10-5 新建边坡 一般人群 10-6