■　何蕭燃

（湖南省核工業(yè)地質局301大隊湖南長沙410000）

研究巖土工程風險分析及應用分析

■何蕭燃

（湖南省核工業(yè)地質局301大隊湖南長沙410000）

對巖土工程的分析，不能簡單的移植其他的可靠性分析方法，它的高復雜性決定了它繁復的風險分析手段。本文先簡略介紹了巖土工程，接著從風險分析的內容、方法、應用等方面總結了風險分析的手段和步驟，最后指出了目前仍需改進的問題。

巖土工程風險分析

1　巖土工程綜述

經過漫長而復雜的地質作用之后，巖土才得以形成，由于地理環(huán)境、形成時間等一系列因素的影響，巖土的性質具有非常大的不確定性，這種不確定性給工程施工應用帶來了難度。在結構上巖土是不均勻的；在物理性質上，巖土具有各向異性和非線性，在工程應用時，必須要針對巖土這種不穩(wěn)定性做出一系列的對策，問題主要體現(xiàn)在以下方面：（1）實驗室試驗用的巖土與工地實際使用的巖土判斷指標存在較大的差異，一些實驗測試數(shù)據無法直接借鑒；（2）巖土工程計算與風險估算的相關標準不一，沒有權威的標準認證；（3）巖土工程應用時的受力大小及荷載分布等數(shù)據存在著計算困難的問題。

2　風險分析內容

2.1風險的系統(tǒng)管理

在宏觀上，要把控好系統(tǒng)管理風險的手段，包括風險的識別、度量、決策和管理。風險的識別是指能準確鑒別風險；風險的度量是指利用分析工具進行風險評估；風險的決策是指到底要直面還是規(guī)避風險；風險的管理是基于以上一系列的分析構造風險模型，做出具體的風險決策。

2.2工程設計的參數(shù)

參數(shù)設計的過程中，擬合度檢驗很常見。所謂擬合度檢驗，就是對已計算好的預測模型進行檢驗，比較它與實際發(fā)生情況的擬合程度，在這個擬合的過程中不斷對模型進行修正，從而得到最適合的參數(shù)。

2.3施工的安全系數(shù)

從微觀上來看，風險分析的另一個重點為巖土工程的施工安全系數(shù)。因為巖土的結構會隨著外界環(huán)境條件的改變而改變，土質條件非常不穩(wěn)定，再加上施工前的勘察測定不到位，對地質條件了解不深入，會導致施工方案的不科學性增大。

3　風險分析方法

3.1定值論

定值論這個方法在巖土工程風險評估中使用時間非常長，使用得非常多，簡單來說就是用既定的安全系數(shù)來表征結構系統(tǒng)的風險程度，這種分析方法已經發(fā)展得非常成熟，一直以來都被施工者沿用。但是，隨著時代的推進，科技的發(fā)展，這種方法的局限性逐漸凸顯，出現(xiàn)了很多其他的分析方法。

3.2子系統(tǒng)分析法

為了確保風險評估的全面性，我們有理由將整個大環(huán)境分為若干個子系統(tǒng)，逐個預測分析每個子系統(tǒng)。將大環(huán)境按照某個原則分解，這樣進行風險評估會更加容易下手，更具有邏輯性；同時也能使工程施工者對整個工程有一個整體的把握，提高風險評估的質量。

3.3概率分析法

基于概率分析法，可以用功能函數(shù)Z=R-S來表示結構的極限狀態(tài)（Z：結構抗力的富裕，R：結構抗力，S：荷載）。對功能函數(shù)分析分三種情況：

（1）結構處于極限狀態(tài)：Z=R-S=0；（2）結構處于可靠狀態(tài)：Z=R-S>0;（3）結構處于不可靠狀態(tài)：Z=R-S<0。

在工程應用分析中，依據經驗，結構不可靠狀態(tài)一般出現(xiàn)在地面沉降，樁頂沉降等情況，一般可將R視為定值。在其他情況，若R 和S都無法準確得到，可以通過概率統(tǒng)計知識來分析。標準差均值的關系為：

S、R的相關系數(shù)可以表示為概率論分析的本質就是將Z=0作為邊界條件，尋找Z<=0的概率。首先要根據R、S的均值、標準差和相關系數(shù)建立Z模型，作出M分布曲線，也就是概率密度函數(shù)曲線，結構不可靠的概率就是在直線M=0左邊的面積。

3.4專家評估法

在進行巖土工程風險分析之前，必須要事先獲得結構材料物理特性參數(shù)，結構的不確定程度，統(tǒng)計特征數(shù)據等等。但由于現(xiàn)場的測試總是有限的，數(shù)據難免會不全面或者出現(xiàn)疏漏。為了彌補這個缺陷，我們可以適當聽取專家的意見。研究巖土工程方面的專家可以指導施工人員計算得到參數(shù)的大概范圍。經驗與統(tǒng)計顯示，在小樣本測試的情況下，應更加注重專家的建議，甚至將其置于主要地位。而當工程數(shù)據充足而可靠時，在進行可靠性分析的同時也應參考專家的意見。

4　基于風險分析的具體應用

4.1滲流問題

要處理裂隙巖體隨機滲流問題，需要應用到概率分析相關知識。巖體生頭層會使水頭變異，方差和相關系數(shù)發(fā)生變化。確定了概率分布模型，就可以對滲透發(fā)生的嚴重程度做出評估，滲透系數(shù)變異越嚴重越容易導致邊坡變形失控。利用風險分析就可以很好的對可能出現(xiàn)的情況作出相應措施，以規(guī)避風險。

4.2邊坡破壞問題

邊坡破壞是在巖土工程分析中的一個重要問題。關于邊坡的穩(wěn)定性分析，分析原理為極限平衡原理，根據這個原理可以建立狀態(tài)方程，利用定值論相關知識，用安全系數(shù)相關的變量函數(shù)關系來表現(xiàn)研究主體的統(tǒng)計學規(guī)律。

5　仍待解決的問題

5.1難以合理的界定不確定因素

事實上，要得到工程中的不確定因素，應該經過大量的樣本分析，但由于樣本數(shù)量有限，也存在著環(huán)境的限制，對不確定因素的界定略顯不足，無法提供較為準確的統(tǒng)計特征，目前這種統(tǒng)計信息的獲取仍很大的依賴于專家的建議。

5.2難以充分分析失效邊界

由于施工環(huán)境的復雜，很難對結構失效的界限進行界定。界限不明會導致分析的誤差，現(xiàn)在缺乏一套方法去提高界限測定的準確性。

5.3沒有充分利用信息技術工具

巖土工程風險分析可以結合許多數(shù)值分析的軟件進行，基于數(shù)據挖掘，數(shù)值分析等信息技術基礎進行分析，可以更充分的利用數(shù)據，提高分析的可靠性。

6　總結

經過前文的分析，我們可以總結出對巖土工程進行風險分析的基本步驟：（1）事先收集施工信息；（2）應用定值法、概率分析法、子系統(tǒng)分析法等分析方法對系統(tǒng)風險進行分析；（3）堅持理論計算分析與專家意見并重。只有提前做好巖土工程的風險分析，并將其充分應用到工程中去，才能實現(xiàn)高質量和高經濟效益的豐收。

[1]李建榮;巖土工程勘察室內土工試驗質量及管理 [J];中國城市經濟;2011年24期

[2]姜英德;李凱;樊甜芳;張琦;衛(wèi)星;牛犇;;巖土工程勘察的風險控制 [J];化工礦產地質;2010年04期

P58[文獻碼]B

1000-405X（2016）-3-412-1