城市地下空間開發(fā)引起地面變形災(zāi)害的風(fēng)險分析與評價摘要本文聚焦城市地下空間開發(fā)引發(fā)地面變形災(zāi)害的風(fēng)險，系統(tǒng)梳理了地下空間開發(fā)過程中導(dǎo)致地面變形的各類風(fēng)險因素，運用層次分析法、模糊綜合評價法等科學(xué)方法構(gòu)建風(fēng)險評價模型，并結(jié)合典型城市案例進(jìn)行實證分析。通過研究，明確不同開發(fā)場景下的風(fēng)險等級，提出針對性風(fēng)險防控措施，旨在為城市地下空間的安全、合理開發(fā)提供理論依據(jù)與實踐指導(dǎo)，助力城市可持續(xù)發(fā)展。關(guān)鍵詞城市地下空間開發(fā)；地面變形災(zāi)害；風(fēng)險分析；風(fēng)險評價；防控措施一、引言隨著城市化進(jìn)程的加速推進(jìn)，城市人口密度不斷攀升，土地資源日益緊張。為拓展城市發(fā)展空間，城市地下空間開發(fā)成為緩解城市用地矛盾、提升城市空間利用效率的重要途徑。然而，地下空間開發(fā)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在施工及運營過程中，由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性、施工技術(shù)的局限性以及管理措施的不完善等因素，極易引發(fā)地面變形災(zāi)害。地面變形災(zāi)害不僅會對地面建筑物、市政設(shè)施造成嚴(yán)重破壞，威脅人民生命財產(chǎn)安全，還可能影響城市的正常運轉(zhuǎn)，阻礙城市的可持續(xù)發(fā)展。因此，深入開展城市地下空間開發(fā)引起地面變形災(zāi)害的風(fēng)險分析與評價研究，具有重要的現(xiàn)實意義和社會價值。二、城市地下空間開發(fā)引起地面變形災(zāi)害的風(fēng)險因素分析（一）地質(zhì)條件因素巖土體性質(zhì)：不同類型的巖土體具有不同的物理力學(xué)性質(zhì)，對地下空間開發(fā)的響應(yīng)也各不相同。例如，軟土具有高壓縮性、低強(qiáng)度、高靈敏度等特點，在地下工程施工過程中，軟土地層極易產(chǎn)生較大的變形，引發(fā)地面沉降。而砂土在地下水流動的作用下，容易出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，導(dǎo)致地層空洞，進(jìn)而引起地面塌陷。地下水條件：地下水水位的變化對地面穩(wěn)定性有著顯著影響。在地下空間開發(fā)過程中，大量抽取地下水會導(dǎo)致地下水位下降，使得土體有效應(yīng)力增加，引發(fā)土體壓縮變形，造成地面沉降。此外，地下水的滲流作用還可能導(dǎo)致砂土液化、土體潛蝕等問題，破壞地層結(jié)構(gòu)，增加地面變形的風(fēng)險。地質(zhì)構(gòu)造：斷層、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域的地層結(jié)構(gòu)較為破碎，力學(xué)性能較差。地下空間開發(fā)活動在這些區(qū)域進(jìn)行時，容易破壞地層的原有平衡狀態(tài)，引發(fā)地面不均勻沉降、裂縫等變形災(zāi)害。（二）工程設(shè)計與施工因素設(shè)計方案不合理：地下工程設(shè)計方案若未能充分考慮地質(zhì)條件、周邊環(huán)境等因素，可能導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計強(qiáng)度不足、開挖方法選擇不當(dāng)?shù)葐栴}。例如，在深基坑工程中，如果支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度和穩(wěn)定性設(shè)計不合理，無法有效抵抗土體壓力，就會引起基坑周邊土體變形，進(jìn)而導(dǎo)致地面沉降和裂縫。施工工藝不當(dāng)：施工過程中，不規(guī)范的施工工藝是引發(fā)地面變形災(zāi)害的重要原因之一。如在盾構(gòu)隧道施工中，盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)參數(shù)控制不當(dāng)，如推進(jìn)速度過快、土倉壓力不均衡等，會造成土體擾動過大，引發(fā)地面沉降。此外，注漿工藝不合理，注漿量不足或注漿壓力不均勻，也會影響地層的加固效果，增加地面變形的風(fēng)險。施工管理不善：施工過程中的質(zhì)量管理和安全監(jiān)督不到位，可能導(dǎo)致施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。例如，混凝土澆筑不密實、錨桿錨固長度不足等問題，會削弱支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力，引發(fā)地面變形。同時，施工現(xiàn)場的安全管理不善，對施工過程中的異常情況未能及時發(fā)現(xiàn)和處理，也會使地面變形災(zāi)害的風(fēng)險進(jìn)一步加劇。（三）環(huán)境與人為因素周邊建筑物及設(shè)施影響：城市地下空間開發(fā)區(qū)域周邊的建筑物和市政設(shè)施會對地面變形產(chǎn)生影響。臨近建筑物的荷載會改變土體的應(yīng)力分布，增加地下工程施工的難度和風(fēng)險。此外，地下管線的存在也會限制施工方法的選擇，若施工過程中對地下管線保護(hù)不當(dāng)，可能導(dǎo)致管線破裂、滲漏，進(jìn)而引發(fā)地面塌陷。人類活動干擾：城市中的交通荷載、地下空間的過度開發(fā)等人類活動，會對地下土體產(chǎn)生持續(xù)的擾動。頻繁的交通荷載會使土體產(chǎn)生累積變形，增加地面沉降的可能性。而地下空間的過度開發(fā)，會導(dǎo)致地層應(yīng)力多次重新分布，破壞土體的穩(wěn)定性，引發(fā)地面變形災(zāi)害。三、城市地下空間開發(fā)引起地面變形災(zāi)害的風(fēng)險分析方法（一）層次分析法層次分析法（AHP）是一種將與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法。在城市地下空間開發(fā)引起地面變形災(zāi)害的風(fēng)險分析中，可將風(fēng)險評價目標(biāo)分解為地質(zhì)條件、工程設(shè)計與施工、環(huán)境與人為因素等準(zhǔn)則層，再進(jìn)一步細(xì)分各準(zhǔn)則層的具體風(fēng)險指標(biāo)，構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型。通過專家打分等方式確定各指標(biāo)的權(quán)重，從而明確不同風(fēng)險因素對地面變形災(zāi)害的影響程度。（二）模糊綜合評價法由于城市地下空間開發(fā)引起地面變形災(zāi)害的風(fēng)險因素具有不確定性和模糊性，模糊綜合評價法能夠很好地處理這類問題。該方法通過建立模糊關(guān)系矩陣，將定性評價轉(zhuǎn)化為定量評價，對各風(fēng)險因素進(jìn)行綜合評價。首先確定評價指標(biāo)集和評語集，然后根據(jù)專家經(jīng)驗或?qū)嶋H數(shù)據(jù)確定各指標(biāo)的隸屬度函數(shù)，計算出各風(fēng)險因素的模糊綜合評價結(jié)果，從而得出地面變形災(zāi)害的風(fēng)險等級。（三）數(shù)值模擬法數(shù)值模擬法是利用計算機(jī)軟件對地下空間開發(fā)過程進(jìn)行模擬分析，通過建立地質(zhì)模型和施工模型，模擬土體的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)和地面變形情況。常用的數(shù)值模擬軟件有FLAC3D、ANSYS等。該方法可以直觀地展示地下空間開發(fā)過程中地面變形的發(fā)展趨勢，預(yù)測不同施工方案下的地面變形情況，為風(fēng)險分析和決策提供依據(jù)。四、城市地下空間開發(fā)引起地面變形災(zāi)害的風(fēng)險評價體系構(gòu)建（一）評價指標(biāo)體系的建立根據(jù)對風(fēng)險因素的分析，構(gòu)建城市地下空間開發(fā)引起地面變形災(zāi)害的風(fēng)險評價指標(biāo)體系。該體系包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層三個層次。目標(biāo)層為城市地下空間開發(fā)引起地面變形災(zāi)害的風(fēng)險評價；準(zhǔn)則層包括地質(zhì)條件、工程設(shè)計與施工、環(huán)境與人為因素三個方面；指標(biāo)層則細(xì)分了巖土體性質(zhì)、地下水條件、地質(zhì)構(gòu)造、設(shè)計方案合理性、施工工藝規(guī)范性等具體風(fēng)險指標(biāo)。（二）指標(biāo)權(quán)重的確定采用層次分析法確定各評價指標(biāo)的權(quán)重。邀請相關(guān)領(lǐng)域的專家對各指標(biāo)之間的相對重要性進(jìn)行打分，構(gòu)建判斷矩陣。通過計算判斷矩陣的特征向量和特征值，對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗，確保打分結(jié)果的合理性。最終確定各指標(biāo)的權(quán)重，明確不同風(fēng)險因素在風(fēng)險評價中的重要程度。（三）風(fēng)險等級的劃分根據(jù)模糊綜合評價法的原理，將地面變形災(zāi)害的風(fēng)險等級劃分為低風(fēng)險、中風(fēng)險、高風(fēng)險三個等級。設(shè)定不同的風(fēng)險評分區(qū)間，對應(yīng)不同的風(fēng)險等級。通過對各風(fēng)險指標(biāo)的綜合評價，計算出風(fēng)險評分，從而確定城市地下空間開發(fā)引起地面變形災(zāi)害的風(fēng)險等級。五、案例分析（一）案例背景選取某城市地鐵建設(shè)項目作為研究案例。該地鐵線路穿越城市繁華區(qū)域，沿線地質(zhì)條件復(fù)雜，存在軟土地層、砂層等多種巖土體類型，且周邊建筑物密集，地下管線眾多。在地鐵隧道施工過程中，出現(xiàn)了局部地面沉降現(xiàn)象，對周邊環(huán)境造成了一定影響。（二）風(fēng)險分析與評價運用構(gòu)建的風(fēng)險評價體系，對該地鐵建設(shè)項目引起地面變形災(zāi)害的風(fēng)險進(jìn)行分析與評價。通過收集地質(zhì)勘察資料、施工記錄等數(shù)據(jù)，邀請專家對各風(fēng)險指標(biāo)進(jìn)行打分。采用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，利用模糊綜合評價法計算風(fēng)險評分。結(jié)果顯示，該地鐵建設(shè)項目引起地面變形災(zāi)害的風(fēng)險等級為高風(fēng)險，主要風(fēng)險因素集中在軟土地層的高壓縮性、施工工藝不當(dāng)以及周邊建筑物荷載的影響等方面。（三）風(fēng)險防控措施針對該項目存在的風(fēng)險，提出以下防控措施：優(yōu)化施工方案，采用合適的盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)和注漿工藝，減少土體擾動；加強(qiáng)對軟土地層的加固處理，如采用深層攪拌樁、高壓旋噴樁等方法提高土體強(qiáng)度；對周邊建筑物進(jìn)行實時監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整施工參數(shù)，確保建筑物安全；加強(qiáng)施工管理，嚴(yán)格執(zhí)行施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，提高施工人員的技術(shù)水平和安全意識。六、結(jié)論與展望（一）結(jié)論城市地下空間開發(fā)引起地面變形災(zāi)害的風(fēng)險因素眾多，主要包括地質(zhì)條件、工程設(shè)計與施工、環(huán)境與人為因素等方面，各因素相互影響、相互制約。層次分析法、模糊綜合評價法和數(shù)值模擬法等風(fēng)險分析方法能夠有效地對地面變形災(zāi)害的風(fēng)險進(jìn)行分析和評價，構(gòu)建的風(fēng)險評價體系具有科學(xué)性和實用性。通過案例分析驗證了風(fēng)險評價體系的有效性，針對不同的風(fēng)險等級提出的防控措施能夠為城市地下空間開發(fā)項目提供實際指導(dǎo)。（二）展望隨著城市地下空間開發(fā)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和技術(shù)的不斷發(fā)展，未來需要進(jìn)一步深入研究新的風(fēng)險因素和風(fēng)險分析方法，完善風(fēng)險評價體系。加強(qiáng)多學(xué)科交叉融合，將人工智