巖土工程類比法的應用

曲世才

【摘要】巖土工程類比法是定性評價的一種，而定性評價和定量評價進行組合，便構成了邊坡穩定性分析的主要策略和內容。本文中，筆者將圍繞“巖土工程類比法的應用”，展開論述。

【關鍵詞】巖土工程;類比法;主要原理;具體應用

1、巖土工程類比法的原理

1.1類比的基本原理

類比法要求一定的限制條件，諸如類似性原理、系統性原理、選擇性原理和目標性原理，都可以被視作類比的基本原理。

1.1.1類比性原理

有研究表明，類比遷移就是以類比對象的類似性作為基礎，當兩個對象因為共有的特征而展開特征值行為，并且存在一定差別時，就可以稱之為二者存在共性和類似性;當兩個對象本身存在類似性時，就可以說這兩個對象之間存在類似性，就需要進一步說明，這種類似性究竟體現在哪些特征和哪些細節之處。

1.1.2系統性原理

類比和類似性都必須嚴格遵循系統性原理，其中類比就是將兩個不同的對象，根據相應的特征進行匹配，然后從系統的角度、而不是從單獨的某一個方面來進行類比性研究。而所謂類比的系統性原理，也就是將類比對象統一起來，視作完整的系統，系統當中的所有要素都呈現出一定的共性要素。

1.1.3選擇性原理

其主要是指針對那些看似較為復雜，不可能也沒有必要存在的方面，進行比較和選擇性匹配。類比的核心問題是對類比項的選擇，所謂選項原理，本質就是用于過濾相互匹配條件的選擇性行為。所以，很顯然，人們自然而然會想到，選擇哪些問題，會對結果產生實質性的影響。

1.1.4目標性原理

巖土工程的設計以解決根本問題為目標、為根本原則，故而相關問題的呈現和目標設計，關聯甚深。類比法以目標為驅動，屬于目標控制原理范疇，當然在實際操作過程中，為了確保系統類比的有效性，既要考慮到目標，也要考慮到目標的結構性特征。

1.1.5類似程度分析

這種分析并不是站在差異化的對立面，而是要忽視所有不重要的差異性元素，將主要的類似進行高度概括。如此就會導致兩個本質上并不相同的事物，會因為屬性當中相類似的部分，而不斷增加共性，差異性的因素則會在摒棄的過程中，逐漸減少。

1.2巖土工程系統特征

作為系統的關鍵性要素，系統的組成部分以及演化過程所需要的時間，同樣也構成了復雜的系統結構序列。系統結構序列除了能夠反映系統內部的各個構成要素，反應其排布規律和組合特點外，還在一定程度上反映出不同要素之間的關系、重要性排列以及有機的聯系方式和相互影響。一般情況下，系統結構序列包括了時間結構序列、功能結構序列和空間結構序列，其中時間結構序列主要是指系統當中各個要素的時間陳列方式;功能結構序列是指各個系統要素在相互影響、相互關聯過程中所表現出來的一定功能;空間結構序列是指系統當中各個要素的空間組合和排布形式。

2、巖土工程類比法的應用策略

結合認知心理學的相關原理，巖土工程類比法應用可以概括為這樣幾個內容：

2.1課題的正確表征

類比法應用的前提是對基礎、目標課題做出恰當的表征，其中目標課題的表征就是對問題進行定義，而基礎課題的表征既涉及問題的定義，也涉及對問題的解答規劃和規劃的執行結果，并且屬于高水平設計領域。尤其是為了確保解答方法的順利遷移，有必要對基礎課題的解答方法進行匯總、概括獲得提煉，進而形成帶有一定抽象性色彩的水平概括表征，畢竟任何問題，都需要切實明確之后，才能真正意義上被稱之為問題。。一旦目標課題無法得到正確的表征，那么類比對象的檢索自然就是盲目和不可靠的。如果目標問題的表征不夠理想，那么表層特征和深層特征無法有效區分，也會導致不確定性的存在。事實上，新手所進行的類似性判斷大多是基于表層特征所展開的，相關專家所進行的類似性判斷則是根據內隱的深層特征所展開的。概括地說，巖土工程的表征主要涉及到以下因素：

第一，主體要素，主要是指巖土工程的地質結構和地下水條件;

第二，工程規模要素;

第三，施工條件與施工水平;

第四，周邊環境的限制和要求;

第五，主要工程問題及設計目標;

第六，巖土體形發生破壞和變化的應對機制;

第七，物理學性質、巖石屬性等;

第八，對于基礎課題已經確定的或者即將要開始界定的方案。

2.2類比檢索與映射

在對目標課題做出正確的表征之后，就需要從信息數據庫或個人的記憶當中，選擇最為契合的基礎課題。類比課題的選擇十分關鍵，一旦其出現選擇錯誤，必然會導致問題解答的錯誤，其所有可能導致的后果是十分嚴重的。

而接下來的類比映射，就是類比思維的主要落地過程。概括地說，所謂類比映射，也就是將兩個類比對象所具備的各種特征，結合已經發現的對應關系，進行最大程度的特征匹配。通過檢索已有的基礎課題，一旦發現任何類比物就要開始實施映射過程。

首先，在兩個類比物的基本特征、某些成分當中進行部分映射;

其次，通過進一步的映射，生成對于目標問題的有效解答，當然這個解答的過程也可以被理解為映射。當然再次過程中需要注意的是，類比效度的檢查，本身也是在映射過程和范疇當中的，并不是映射過程之后的存在。

2.3歸納概括與圖式

如果類比已經成功地解決了問題，那么能夠反映類比物之間抽象關系的圖式，也就是實際能夠解決問題的圖式通常情況下，圖式的歸納過程包括了對某種抽象要素的描述，而這種描述也可以被理解為對兩個類比物之間的基本特征、問題解答和解答執行等共有的存在。而伴隨目標課題的不斷深入研究和問題解決，以此作為基礎課題的數目會越來越多，但通過較為細致的概括和總結歸納，可以得到有關這類課題的基本圖式，而這些圖式本質上就反映著同一類課題的實質性特征以及有關問題的解答原則。

2.4初步的研究成果

當下，一些專家和研究學者在巖土工程相關概念的設計、圖式類別的歸納方面，已經進行了一定程度的工作。根據地質條件，某一地區的土層可以被劃分為硬質、中硬、軟弱三個級別，總結初步的研究結果主要包括這樣幾個方面：

首先，根據大量的巖土工程經驗，總結和歸納出具有代表性和典型性地層的主要問題解決方案和相關設計原則;

其次，根據指定巖土工程的環境、地質條件以及工程規模，進一步使用類比的方法，來對支護結構模型進行有效選擇和設計;

再次，利用專業的設計軟件對巖土工程整體的穩定性、基坑支護強度等方面進行校驗核算;

最后，通過對方案的反復對比與篩選，敲定最終的設計方案。

參考文獻：

[1]李奎.運用工程地質類比法分析評價邊坡的穩定性[J].土工基礎，2019，33（04）.

[2]劉勛.類比法在環境影響評價中的應用[J].河南科技，2018（34）.