岳新佳

摘要：隨著社會的不斷發(fā)展，對巖土工程提出了新的要求。但巖土工程設(shè)計中存在著諸多不確定因素，嚴(yán)重阻礙了工程建設(shè)的進(jìn)一步實施。為了提高巖土工程設(shè)計水平，必須采用可靠性分析方法，提高巖土工程設(shè)計決策的準(zhǔn)確性。介紹了巖土工程設(shè)計中的不確定性，分析了可靠性分析方法及其在巖土工程設(shè)計中的應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：巖土工程；設(shè)計；可靠性；分析；應(yīng)用

中圖分類號：TU43 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0139-01

1 巖土工程設(shè)計中存在的不確定性

目前，巖土工程設(shè)計中的不確定性主要體現(xiàn)在以下兩個方面：（1）自身方面。由于巖土工程本身的特點(diǎn)，在工程施工和設(shè)計中極有可能發(fā)生變化，從而影響巖土設(shè)計參數(shù)的精度。（2）人的方面。由于受相關(guān)設(shè)計人員和施工人員的專業(yè)素質(zhì)和態(tài)度的影響，巖土工程設(shè)計中決策和計算存在一些錯誤，最終導(dǎo)致巖土工程建設(shè)中出現(xiàn)嚴(yán)重問題。鑒于上述兩個不確定性，相關(guān)工程建設(shè)負(fù)責(zé)人必須予以高度重視。在進(jìn)行巖土工程施工之前，必須對工程建設(shè)所涉及的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)、系統(tǒng)的分析，掌握巖土工程變化規(guī)律，并進(jìn)行可靠性評價。根據(jù)不同的巖土工程參數(shù)，保證工程建設(shè)的有效實施。在我國傳統(tǒng)的巖土工程設(shè)計中，有關(guān)設(shè)計人員首先需要根據(jù)巖土樣品進(jìn)行一些物理力學(xué)試驗，通過相關(guān)公式的試驗計算，掌握相關(guān)的巖土參數(shù)，然后進(jìn)行巖土工程試驗。根據(jù)參數(shù)判斷巖土工程施工是否科學(xué)。由于該方法摻雜了很多人為因素，即相關(guān)測試算子和計算器的誤差，最終導(dǎo)致判斷依據(jù)與實際存在較大差異。因此，為了有效地避免上述問題，常常采用概率方法對巖土工程設(shè)計的可靠性進(jìn)行評估。由于該方法可以大大彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法的不足，因此在巖土工程設(shè)計評價中得到了廣泛的應(yīng)用。

2 巖土工程的可靠性設(shè)計

2.1 一次二階矩分析法

一階二階矩分析法是巖土工程可靠度設(shè)計的常用方法。根據(jù)擴(kuò)張點(diǎn)，該方法可分為驗算點(diǎn)法和中心點(diǎn)法。該方法基于獨(dú)立的隨機(jī)變量，建立了求解可靠性指標(biāo)的公式。這是最簡單的可靠度計算方法。在巖土工程中，可靠性分析得到了廣泛的應(yīng)用。但在應(yīng)用這一方法的過程中，我們需要注意以下兩個方面。首先，由于土性之間的相關(guān)性和自相關(guān)性很強(qiáng)，但在一階二階矩分析方法的應(yīng)用中沒有考慮變量之間的相關(guān)性，可能導(dǎo)致可靠性指標(biāo)誤差較大；低非線性度極限。在這種狀態(tài)下，對于高非線性的極限狀態(tài)，推導(dǎo)問題是困難的。

2.2 蒙特卡羅分析法

蒙特卡洛分析也是巖土工程可靠性設(shè)計中常用的一種方法。該方法主要采用數(shù)值模擬的方法對分析過程中大量的隨機(jī)變量進(jìn)行抽樣，然后將抽樣值引入分析問題中，根據(jù)工程失效率估計結(jié)構(gòu)失效率。在應(yīng)用這種方法的過程中，由于隨機(jī)數(shù)與仿真速度無關(guān)，仿真過程的復(fù)雜性和極限狀態(tài)與隨機(jī)數(shù)無關(guān)，所以這種方法的應(yīng)用更加直接和簡單，蒙特卡羅方法是目前，巖土工程中常用的方法僅是檢驗其它方法的計算精度。它更適用于中國。

2.3 響應(yīng)面分析法

響應(yīng)面法也是一種常用的可靠性分析方法。該方法利用響應(yīng)面模擬極限狀態(tài)面，分析失效模式。在應(yīng)用這種方法的過程中，周期數(shù)往往受隨機(jī)變量的影響。當(dāng)隨機(jī)變量的數(shù)目過大時，故障率將受到影響。通常很難有效地保證，如果輸入變量變化很小或輸出變量發(fā)生突變，響應(yīng)面方法往往難以適應(yīng)。

2.4 隨機(jī)有限元分析法

隨機(jī)有限元法是一種將概率統(tǒng)計與確定性分析相結(jié)合的方法。該方法主要計算工程的統(tǒng)計特性，分析其可靠性。隨機(jī)有限元分析主要有兩種方法。一是對隨機(jī)變量進(jìn)行離散化，二是將函數(shù)變換為功率譜的密度函數(shù)。隨機(jī)有限元方法可以得到更精確的可靠性分析結(jié)果，在巖土工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。

3 提高巖土工程設(shè)計可靠性的有效對策

3.1 土坡設(shè)計的穩(wěn)定性

在巖土工程設(shè)計過程中，為了保證巖土工程的可靠性，有必要提高邊坡設(shè)計過程的穩(wěn)定性。在傳統(tǒng)的設(shè)計方法中，設(shè)計者對每個工程的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，雖然數(shù)據(jù)已經(jīng)非常準(zhǔn)確，但是可以根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，進(jìn)行計算。隨機(jī)因素仍然不能有效合理地控制數(shù)據(jù)，無法估計失效概率。因此，為了提高巖土工程設(shè)計的可靠性，通過不斷的探索和研究，采用不同的方法對其進(jìn)行加固，從而提高各種巖土工程的可靠性。例如，設(shè)計者可以采用響應(yīng)面法、運(yùn)動單元法等：（1）有效地確定土坡失穩(wěn)區(qū)的大小和安全系數(shù)；（2）利用計算機(jī)技術(shù)對其進(jìn)行詳細(xì)的模擬計算，從而提高土坡失穩(wěn)區(qū)的精度。數(shù)據(jù)和巖土工程的可靠性，在很大程度上。這在很大程度上可以為項目的建設(shè)和發(fā)展提供有力的依據(jù)。

3.2 地基設(shè)計的可靠性

除了提高土質(zhì)邊坡設(shè)計的穩(wěn)定性外，還必須不斷提高地基設(shè)計的可靠性。地基的穩(wěn)定性在工程中起著非常重要的作用。為了保證地基的穩(wěn)定性，有必要采用上述方法來提高地基的可靠度，進(jìn)行綜合設(shè)計。同時，對建筑物的可靠指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，使地基不超過容許承載力。荷載作用下，還減少了施工現(xiàn)場周圍基坑的大規(guī)模環(huán)境破壞，使其在很大程度上能夠保證高強(qiáng)度的地基巖土性質(zhì)的穩(wěn)定。

3.3 提高設(shè)計人員的專業(yè)技術(shù)和綜合素質(zhì)

設(shè)計者在設(shè)計過程中起著舉足輕重的作用，因此要注重設(shè)計人員的綜合素質(zhì)和專業(yè)設(shè)計水平，使設(shè)計人員在工程和巖土工程設(shè)計中能夠做好工作：（1）建立專門的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)。優(yōu)秀的設(shè)計人員素質(zhì)和設(shè)計能力是可以的?？煽啃杂兄苯拥年P(guān)系，在設(shè)計過程中，每個環(huán)節(jié)都有人為的參與，由于疏忽會造成不準(zhǔn)確。因此，有必要對巖土工程師進(jìn)行專業(yè)知識的培養(yǎng)和指導(dǎo)，加強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)，使他們認(rèn)識到工程質(zhì)量和安全的重要性和必要性。大量的數(shù)據(jù)和報告可以認(rèn)真對待。也可以讓經(jīng)驗豐富的設(shè)計師分享自己的經(jīng)驗，從而提高設(shè)計人員的整體素質(zhì)和專業(yè)管理水平；（2）根據(jù)設(shè)計過程中的實際情況，建立完善的設(shè)計人員管理制度，確認(rèn)相關(guān)規(guī)范、合理性。對設(shè)計人員進(jìn)行科學(xué)的管理，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步確保項目的安全和整體質(zhì)量；（3）制定健全的激勵機(jī)制和考核機(jī)制，提高設(shè)計師工作的責(zé)任感和主動性。充分發(fā)揮自身的作用，優(yōu)化管理方法，激發(fā)設(shè)計在激勵機(jī)制下的作用。工作人員的積極性可以提高巖土工程設(shè)計的可靠性，為提高巖土工程設(shè)計的可靠性打下良好的基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

在工程施工過程中，巖土工程設(shè)計的可靠性非常重要，不容忽視。巖土工程設(shè)計人員不僅要了解巖土工程的特點(diǎn)，而且要采用不同的方法來提高巖土工程設(shè)計的可靠性。同時，應(yīng)從多個方面合理地控制人的因素。從表面入手，使施工企業(yè)能夠順利進(jìn)行，從而保證工程質(zhì)量，增強(qiáng)巖土工程設(shè)計在實際應(yīng)用中的潛在價值。

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