摘要: 分析岩土工程勘察中的各类安全风险，构建勘察安全风险预测指标体系，运用层次分析法，依据该体系建立安全风险层次结构模型，经专家赋值创建各层次判断矩阵，通过逐层一致性检验后，运算出综合指标权重并获得整体指标排序，完成岩土工程勘察安全风险预测。案例测试结果表明，地质调查、地基土堆混凝土板抗滑试验及雷雨天气作业风险指标，对整体勘察安全的影响程度相对最高，分别可达 0. 293、0. 195 与 0. 151，所得预测结果合理可靠，可用于实际岩土工程勘察安全风险预测。
关键词: 层次分析法; 岩土工程勘察; 安全风险; 层次结构模型; 判断矩阵
岩土工程勘察、设计以及施工等环节对安全要求很高，其中岩土工程勘察属于基本环节，是后期实施岩土工程设计与施工的关键，可直接影响到整个工程项目的建设工期、安全性以及质量等[1]。因岩土工程勘察应用繁多，且不同工程地质条件也有所不同，所以各类岩土工程项目施工前勘察作业的安全风险也存在差异。为保障岩土工程勘察作业的安全性，尤其对野外等特殊环境下的岩土工程勘察作业而言，需在实际勘察作业前，实施科学可靠的安全风险预测[2-4]。科学可靠的安全风险预测有助于相关人员对岩土勘察作业中可能发生的风险具备一定的提前防范措施，有效规避风险的发生，为保障作业人员的安全、提升整体工程项目的安全性奠定基础[5]。层次分析法属于当前较为常见的一类风险预测方法，该方法可结合定量与定性分析实施层级分化，通过目标层、准则层及指标层的层级结构分解决策问题的相关元素，并运用各层元素相互制约影响的关系，获得各元素针对上层级的权重值[6-7]。该方法的关键优点在于其使用过程简单、综合性较强、应用范围较广且具有较高的系统性等，可通过仅有的定量信息达到相关风险数学化的目的，可为有效规避风险提供科学依据[8]。
本文运用层次分析法，以所构建的岩土工程勘察安全风险预测指标体系为依据，建立岩土工程勘察安全风险层次结构模型，实现对岩土工程勘察安全风险的预测，为实际勘察作业中有效规避此类关键风险提供科学合理的依据，有效降低整体风险程度，保障勘察作业人员的人身财产安全。
1 岩土工程勘察安全风险预测
1. 1 安全风险因素分析
以岩土工程勘察过程中将会遭遇到的各类安全风险为依据，将岩土工程勘察安全风险划分为基础安全风险与专业安全风险 2 种。
( 1) 基础安全风险因素分析。在岩土工程勘察过程中或许会遭遇到的存在相同特点的安全风险即为基础安全风险，此种安全风险可在岩土工程勘察过程中的任何环节内存在，不被具体勘察的领域及任务限制[9]。岩土工程勘察过程中的基础安全风险种类见表 1。
( 2) 专业安全风险因素分析。在岩土工程勘察过程中，遇到的具有特殊特征的安全风险即为: 专业安全风险，此种安全风险仅存在于岩土工程专业领域内，同勘察内容具有紧密的关联性[10-11]。岩土工程勘察过程中的专业安全风险种类及存在环节，详见表 2。
1. 2 基于风险因素指标的预测指标体系设计
结合表 1 与表 2 所分析的岩土工程勘察基础安全风险与专业安全风险，通过相关专家投票的方式，由 2 种安全风险内选取出对岩土工程勘察安全风险影响较大的安全风险因素，实施编码，实现岩土工程勘察安全风险预测指标体系的构建，详见表 3。
1. 3 岩土工程勘察安全风险预测
层次分析法的岩土工程勘察安全风险预测过程包括: 建立岩土工程勘察安全风险层次结构模型、专家赋值创建判断矩阵、逐层一致性检验、综合指标权重运算以及整体排序等，如图 1 所示。
( 1) 创建层次结构模型。依据所构建的岩土工程勘察安全风险预测指标体系与分解法的基础理念，结合层次分析法创建包含目标层、准则层及指标层( 方案层) 的岩土工程勘察安全风险层次结构模型，实现对岩土工程勘察安全风险的系统分解。其中目标层即为预测的最终目标; 准则层通常包含数个 准则，属于预测所遵循的规范准则; 指标层以上2层为约束，包含数个详细预测指标[12]。岩土工程勘察安全风险层次结构模型如图 2 所示。层次结构模型中的目标层为岩土工程勘察整体安全风险，准则层由环境、材料、设备以及技术 4 种风险元素构成; 指标层为对应准则层各风险元素的各个风险指标。
( 2) 建立判断矩阵。以上层的某个元素为约束，两两对比相同层次内不同元素间的相对关键程度，此即为判断矩阵的任务[13]。在运用层次分析法测量预测指标的相对关键程度时，可通过将“1—9” 标度法融入，并结合专家赋值的方式实现判断矩阵的建立[14]。“1—9”标度法的定义见表 4。为检验判断矩阵的科学性，需对判断矩阵实施一致性检验，通过一致性检验判别专家赋值的一致性。其中对判断矩阵实施一致性检验时，可采用对判断矩阵最大特征根和其对应的特征向量实施运算实现[15]。以逐层一致性检验的方式实施检验，若未通过检验则返回至专家赋值，重新建立此层判断矩阵; 若通过检验，则此层判断矩阵建立完成。直至各层判断矩阵均完成建立之后，对每一层元素对目标的合成权重实施运算，获取到综合指标权重实现综合判断后，完成整体排序，将最终整体目标内岩土工程勘察安全风险层次结构模型指标层中不同元素的关键程度确准，寻找到对岩土工程勘察安全风险影响较高的元素，实现对岩土工程勘察安全风险的预测。
2 实际应用结果分析
以某地公路边坡滑塌岩土工程为例，运用本文方法预测此岩土工程勘察的安全风险，预测出对其整体勘察安全风险影响最高的风险元素，并与此工程勘察作业的实际状况相比较，检验本文方法的预测效果。实验岩土工程的边坡高度与坡率分别为 27. 52 m 和 1. 0∶ 0. 8，表面设有网状防护，因突发暴雨天气导致此边坡出现滑塌现象，造成部分道路堵塞无法通行。实验岩土工程边坡滑塌现场情况如图 3 所示。
通过本文方法对实验岩土工程勘察安全风险实施预测，得出各层次指标元素针对上层指标元素的相对权重，所得结果详见表 5。
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依据表 5 中的相对权重获得各指标对实验岩土工程整体勘察安全风险的合成权重值，同时以合成权重值为依据实施整体指标排序，运用所得结果分析各指标元素对实验岩土工程整体勘察安全风险的影响程度。各指标合成权重值及排序情况见表 6。结合表 5 与表 6 可以得出，对于实验岩土工程整体勘察安全风险而言，4 种风险元素的影响程度由高到低依次为 E4、E1、E3、E2，即技术风险元素对实验岩土工程整体勘察安全风险的影响程度最高，材料风险元素的影响程度最低; 从各指标对实验岩土工程整体勘察安全风险影响程度的整体排序可看出， F12、F11 及 F2 排在前 3 位，也就是槽探、坑探、钻探与地质调查，地基土堆混凝土板的抗滑试验以及大风和雷雨天气的作业风险 3 项指标对整体勘察安全风险的影响程度相对更高。
为检验本文方法所得排序结果的有效性，现运用 CR 指标对本文方法预测结果实施一致性检验。检验中若 CR 指标值低于 0. 1，则判定为通过一致性检验; 若 CR 指标值高于或等于 0. 1，则判定为未通过一致性检验; 当 CR 指标值为 0 时，则判定为预测结果符合完全一致性。一致性检验结果详见表 7。通过表 7 可得出，本文方法所得预测结果的 CR 值均小于 0. 1，可见，本文方法预测结果均能够通过一致性检验，具有较好的一致性，预测结果可靠性较高。
3 结论
岩土工程施工前需派遣相关人员实施现场勘察，而现场勘察作业中因各类因素影响导致存在不同程度的安全风险，为此需在实际勘察作业前实施相应的安全风险预测，有效规避风险事故的发生，提升勘察的安全性。
本文针对一种基于层次分析法的岩土工程勘察安全风险预测方法展开研究，通过分析岩土工程勘察过程中所存在的各类安全风险，结合专家投票选出主要风险因素，构建岩土工程勘察安全风险预测指标体系，运用层次分析法依据该指标体系建立岩土工程勘察安全风险层次结构模型。通过专家赋值创建各层次判断矩阵，并经由逐层一致性检验后，运算出综合指标权重，进行整体排序，获取岩土工程勘察整体安全风险影响最高的各指标元素，完成对岩土工程勘察安全风险的预测。将本文方法应用于某岩土工程勘察安全风险预测中，预测结果表明，槽探、坑探、钻探与地质调查对实验岩土工程整体勘察安全风险的影响程度高达 0. 293，是全部风险指标中影响程度最高的一项指标; 其次为地基土堆混凝土板抗滑试验与雷雨天气作业风险两项指标，二者对实验岩土工程整体勘察安全风险的影响程度分别为 0. 195 和 0. 151。在实验岩土工程的实际现场勘察作业中，需重点关注以上 3 方面风险，有效规避防范此类风险的发生，最大限度地降低实验岩土工程的整体勘察安全风险。经检验验证了本文方法所得预测结果的一致性与可靠性，可用于实际岩土工程勘察的安全风险预测中。——论文作者：尹永川
参考文献( References) :
[1] 熊自明，卢浩，王明洋，等. 我国大型岩土工程施工安全风险管理研究进展[J]. 岩土力学，2018，293( 10) : 205-218. Xiong Ziming，Lu Hao，Wang Mingyang，et al. Research progress on safety risk management for large scale geotechnical engineering construction in China[J]. Rock and Soil Mechanics，2018，293 ( 10) : 205-218.
[2] 姜谙男，郑帅，白涛，等. 基于应变软化的岩土工程单元安全度评价方法研究[J]. 地质力学学报，2018，24( 6) : 96-103. Jiang Annan，Zheng Shuai，Bai Tao，et al. Study on evaluation method of geotechnical engineering zone safety degree based on strain softening[J]. Journal of Geomechanics，2018，24 ( 6 ) : 96- 103
.[3] 华晓滨. 城市轨道交通工程勘察安全管理控制措施[J]. 城市轨道交通研究，2019，199( 4) : 108-110，114. Hua Xiaobin. Safety control countermeasure of engineering survey in urban rail transit[J]. Urban Mass Transit，2019，199( 4) : 108- 110，114.
[4] 祁小军. 公路工程环境的岩土勘察与地质灾害评估技术研究[J]. 公路工程，2019，44( 1) : 115-119. Qi Xiaojun. Geotechnical Investigation and geological hazard assessment technology for highway engineering environment[J]. Highway Engineering，2019，44( 1) : 115-119.
[5] 张绍辉，王帅，潘若生，等. 基于层次分析法的 CO2 驱注采工程安全风险评价[J]. 石油钻采工艺，2018，40( 1) : 141-146. Zhang Shaohui，Wang Shuai，Pan Ruosheng，et al. Evaluation on the safety risk in the injection and production engineering of CO2 flooding based on analytical hierarchy process[J]. Oil Drilling & Production Technology，2018，40( 1) : 141-146.
[6] 刘祖容，覃晓萍. 基于层次分析法的地铁盾构法施工安全风险评估[J]. 施工技术，2018，47( S4) : 1301-1304. Liu Zurong，Tan Xiaoping. Safety risk assessment of metro shield construction based on analytic hierarchy process[J]. Construction Technology，2018，47( S4) : 1301-1304.
[7] 徐坚强，刘小勇. 基于层次分析法的建筑火灾风险评估指标体系设计[J]. 武汉理工大学学报( 信息与管理工程版) ，2019 ( 4) : 5-11，18. Xu Jianqiang，Liu Xiaoyong. Design of building fire risk assessment index system based on analytic hierarchy process[J]. Journal of Wuhan University of Technology( Information & Management Engineering) ，2019( 4) : 5-11，18.
[8] 关贤欢，郑相悦，荣帅. 基于改进层次分析法—云模型的岩爆烈度等级预测[J]. 化工矿物与加工，2018，47( 8) : 43-47. Guan Xianhuan，Zheng Xiangyue，Rong Shuai. Prediction of rock burst intensity grade based on improved analytic hierarchy process cloud model[J]. Industrial Minerals & Processing，2018，47( 8) : 43-47.
[9] 胡小威，朱杰. 基于层次分析法的石灰岩矿山火灾风险分析[J]. 工业安全与环保，2020，46( 6) : 27-29. Hu Xiaowei，Zhu Jie. Analysis of external fire accidents in limestone mines based on analytic hierarchy process[J]. Industrial Safety and Environmental Protection，2020，46( 6) : 27-29.
[10] 程新生，刘星，李书轮. 珊瑚岛礁跨海大桥的勘察实践及工程意义[J]. 水运工程，2018( 8) : 183-188. Cheng Xinsheng，Liu Xing，Li Shulun. Investigation of cross-sea bridge for atoll and engineering significance[J]. Port & Waterway Engineering，2018( 8) : 183-188.
[11] 陈红，陈治，金珠，等. 基于层次分析和灰色关联法的桥梁运营阶段风险评价[J]. 筑路机械与施工机械化，2019 ( 8) : 105- 108. Chen Hong，Chen Zhi Jin Zhu，et al. Risk assessment of bridge in operation based on analytic hierarchy process and grey relational analysis[J]. Road Machinery & Construction Mechanization，2019 ( 8) : 105-108.
