探討提高巖土工程設(shè)計(jì)可靠性的措施

韓亞輝 張廣智

【摘 要】巖土工程設(shè)計(jì)的可靠性對整個(gè)工程質(zhì)量有重要的作用，因此提高巖土工程設(shè)計(jì)的可靠性就成為工程設(shè)計(jì)中急需解決的問題。本文通過分析巖土工程特性，指出為何要提高巖土工程設(shè)計(jì)可靠性，并從提高巖土工程設(shè)計(jì)可靠性的技術(shù)方法與提高巖土工程設(shè)計(jì)可靠性的有效措施展開論述，歡迎各位交流討論，指正批評。

【關(guān)鍵詞】巖土工程；工程設(shè)計(jì)；可靠性分析

引言

巖土工程勘察工作，是以地質(zhì)學(xué)、巖土力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)等為理論基礎(chǔ)，采用科學(xué)的勘察方法和技術(shù)，分析工程地質(zhì)條件、巖土性態(tài)影響，結(jié)合設(shè)計(jì)施工具體要求，開展技術(shù)論證和評價(jià)，針對存在的問題給出指導(dǎo)意見和解決措施，服務(wù)于工程建設(shè)的全過程。由于巖土工程設(shè)計(jì)中有很多不確定的因素，對工程質(zhì)量、施工安全會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。因此在巖土工程設(shè)計(jì)中就要應(yīng)用多種可靠性技術(shù)，采取有效的措施，從而提高巖土工程設(shè)計(jì)的可靠性。

1當(dāng)前我國巖土工程的特性

因?yàn)閹r土工程的獨(dú)特特點(diǎn)，就要求必須要保證設(shè)計(jì)的可靠性，從而規(guī)避施工中的各類問題。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)巖土工程之前充分了解巖土特征，具體包括以下幾點(diǎn)：天然性。巖土工程可靠性分析中的所有對象都是天然的，而且有很多的材料都是在地面以下，這就導(dǎo)致材料有很大一部分是不可見的，只能通過多種勘測手段結(jié)合的方式來獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。地域性。通過大量的資料分析可以發(fā)現(xiàn)在不同位置的巖土就會(huì)呈現(xiàn)出不同的特征，即使在同一施工區(qū)域內(nèi)，巖土的性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中關(guān)注巖土地域性，做大量的數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)備工作，保證設(shè)計(jì)方案的可靠性與可行性。數(shù)據(jù)難得性。巖土工程要想獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)信息需要通過各類的實(shí)驗(yàn)，不僅對試驗(yàn)方法提出較高要求，要求實(shí)驗(yàn)人員掌握較高的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，因此獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)信息就比較困難。一些施工單位為了縮減開支，實(shí)驗(yàn)投入成本不足就很容易導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，影響巖土工程設(shè)計(jì)的可靠性。

2我國巖土工程設(shè)計(jì)可靠性方法分析

2.1響應(yīng)面分析法

響應(yīng)面法也是一種比較常見的可靠性的分析方法，應(yīng)用該方法就是通過利用響應(yīng)面模擬極限狀態(tài)的曲面從而失效模式進(jìn)行全面的分析。應(yīng)用這個(gè)方法對巖土工程設(shè)計(jì)可靠性進(jìn)行檢驗(yàn)的過程中容易受到隨機(jī)變量的影響，如果隨機(jī)變量超過了規(guī)定的數(shù)量，這就可能導(dǎo)致計(jì)算出的失效率準(zhǔn)確度不夠。而且輸入的變量也會(huì)對計(jì)算的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，輸入量變化較小或者是輸入量發(fā)生突變，就很難適應(yīng)，無法得出分析結(jié)果。

2.2一次二階矩分析法

在提高巖土工程可靠性設(shè)計(jì)方法中一次二階矩分析法是最長運(yùn)用的方法，應(yīng)用該方法主要是將驗(yàn)算點(diǎn)法與中心點(diǎn)法有機(jī)結(jié)合起來。應(yīng)用該方法提高巖土工程設(shè)計(jì)的可靠性相對比較簡單，主要是將獨(dú)立的隨機(jī)變量作為前提，從而建立可靠指標(biāo)求解公式，以此來計(jì)算巖土工程的可靠性。在實(shí)際的應(yīng)用中為了保證計(jì)算的可靠性需要注意到土性指標(biāo)具有較強(qiáng)的互相關(guān)性與自相關(guān)性，因此就必須要考慮各個(gè)隨機(jī)變量之間的相關(guān)性，從而避免因?yàn)樽兞肯嚓P(guān)導(dǎo)致可靠性減弱。而且要注意在何種情況下使用該方法，一般是在非線性程度不是很高的極限狀態(tài)中應(yīng)用該方法，如果極限狀態(tài)較高就不太適用該方法。

2.3蒙特卡羅分析法

在巖土工程可靠性設(shè)計(jì)中還有一種比較常見的方法——蒙特卡羅分析法。應(yīng)用蒙特卡羅分析法主要是通過讀建筑巖土進(jìn)行多次分析，應(yīng)用數(shù)值模擬來分析樣本值，通過分析結(jié)果來分析是否具有可靠性。分析結(jié)果結(jié)合工程結(jié)構(gòu)的失效率情況對工程可靠性進(jìn)行全面的估算。在巖土工程可靠性分析中應(yīng)用蒙特卡洛分析法，其中的隨機(jī)量與模擬速度之間不構(gòu)成任何相關(guān)性關(guān)系，模擬過程與極限狀態(tài)的復(fù)雜程度之間也沒有任何相關(guān)性關(guān)系。因此，整個(gè)計(jì)算過程就比較簡單，也可以應(yīng)用該方法也檢驗(yàn)其他可靠性方法計(jì)算是否精確。在當(dāng)前的巖土工程施工中將蒙特卡洛分析法與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，不僅能夠提升計(jì)算的準(zhǔn)確性還能提高計(jì)算速率，從而有效的提升工程的可靠性。在某巖土層施工中，假設(shè)粘聚力為C，摩擦系數(shù)為f=tanθ，假定其為隨機(jī)變量，則二者在互相獨(dú)立的同時(shí)符合N（?c，σc）和（μf，σf）正態(tài)分布的條件，則?c=2.82KPa，?f=0337，σc=0.35KPa，σf=0.28，通過應(yīng)用蒙特卡洛分析法計(jì)算，最后可以算出土體破壞概率為0.083，也就說明該巖土層存在較大的失穩(wěn)性。應(yīng)用傳統(tǒng)方法，不能準(zhǔn)確計(jì)算巖土層土體破壞率，不能采取有效的施工技術(shù)與措施。

3巖土工程設(shè)計(jì)可靠性的提高措施

3.1提高設(shè)計(jì)人員的專業(yè)素養(yǎng)

設(shè)計(jì)人員的專業(yè)素養(yǎng)對巖土工程質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生重要的影響，因此提高設(shè)計(jì)人員的專業(yè)素養(yǎng)對提高巖土工程設(shè)計(jì)的可靠性起決定性作用。因此，就必須通過多種形式提高設(shè)計(jì)人員的專業(yè)素養(yǎng)。

3.1.1企業(yè)可以為設(shè)計(jì)人員提供專門性的培訓(xùn)與學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，在這個(gè)過程中要求所有參與巖土工程設(shè)計(jì)培訓(xùn)的設(shè)計(jì)人員能夠根據(jù)要求，參與到設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)。這樣就可以幫助設(shè)計(jì)人員更好的認(rèn)識(shí)到工程質(zhì)量、施工安全等多方面的問題，在設(shè)計(jì)中就能更好的處理大量與巖土工程設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)與資料[1]。在培訓(xùn)學(xué)習(xí)的過程中還可以與培訓(xùn)班的各位同行分享自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，尤其可以借鑒一些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)比較豐富的設(shè)計(jì)者的優(yōu)秀設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，從而促進(jìn)設(shè)計(jì)人員專業(yè)素養(yǎng)全面提高。

3.1.2在巖土工程設(shè)計(jì)過程中還要加強(qiáng)對設(shè)計(jì)工作人員的管理，要求設(shè)計(jì)者能夠嚴(yán)格遵守巖土工程設(shè)計(jì)規(guī)范，嚴(yán)格審查，從而保證工程設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和合理性。最后，還要構(gòu)建完善的獎(jiǎng)懲與考核制度，使設(shè)計(jì)人員能夠嚴(yán)格要求自己，并充分發(fā)揮設(shè)計(jì)才能，從而提高巖土工程設(shè)計(jì)的可靠性。

3.2更新技術(shù)設(shè)備

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，促使勘察技術(shù)和設(shè)備層出不窮，不僅能提高勘察效率，還能保證勘察工作質(zhì)量。以鉆探技術(shù)為例，選擇鉆進(jìn)方法時(shí)，首先應(yīng)該落實(shí)現(xiàn)場調(diào)查工作，結(jié)合鉆進(jìn)設(shè)備的性能，彌補(bǔ)傳統(tǒng)鉆探技術(shù)存在的不足[2]。其次對設(shè)備進(jìn)行智能控制，采用數(shù)字化管理理念，提高測量結(jié)果的精準(zhǔn)度，為勘察工作創(chuàng)建一個(gè)安全的環(huán)境。最后要將多種勘察技術(shù)有機(jī)結(jié)合，例如物探，鉆探，坑探等，擴(kuò)大技術(shù)適用范圍，減少外界因素的干擾。

3.3加強(qiáng)土坡穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

巖土工程中突破的穩(wěn)定性對巖土工程的可靠性會(huì)造成重要的影響，因此在巖土工程設(shè)計(jì)中就很有必要加強(qiáng)土坡的穩(wěn)定型設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)的施工設(shè)計(jì)中，為了保證土坡通過多次計(jì)算來保證數(shù)據(jù)計(jì)算準(zhǔn)確，但是如果不能到實(shí)地考察，就不能掌握巖土工程中的變化因素，不能根據(jù)工程實(shí)際調(diào)整可靠的設(shè)計(jì)方案。這就要求設(shè)計(jì)人員根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)采取多樣的方式，從而保證土坡的穩(wěn)定性[3]。一般比較常見的方法包括響應(yīng)面法、運(yùn)動(dòng)單元法等。首先確定巖土工程中不穩(wěn)定區(qū)域，并分析土坡的安全系數(shù)。然后應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與計(jì)算，從而有效的保證設(shè)計(jì)中所有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高巖土工程的可靠性。

3.4加強(qiáng)地基的可靠性設(shè)計(jì)

巖土工程設(shè)計(jì)除了可以通過加強(qiáng)突破穩(wěn)定性設(shè)計(jì)來提高巖土工程的可靠性，還可以通過加強(qiáng)地基可靠性設(shè)計(jì)的途徑實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)。因?yàn)榈鼗€(wěn)定對工程的穩(wěn)定性在工程中有著不可忽視的作用，因此在設(shè)計(jì)與施工中就要充分考慮到可能影響地基可靠性的各項(xiàng)因素，并綜合應(yīng)用提高可靠性的各種方法[4]。除此之外，可以對巖土工程的可靠性指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，要求工程的實(shí)際承載量在地基可承載范圍以內(nèi)，這樣就可以有效的減少巖土工程對建筑周圍基坑的壓力，這樣可以有效地保證巖土工程的質(zhì)量與可靠性。

結(jié)束語：總而言之，施工企業(yè)要想獲得長遠(yuǎn)發(fā)展，就要采取有效措施提高巖土工程設(shè)計(jì)的可靠性，從而保證工程質(zhì)量。在實(shí)際的工程施工中巖土工程設(shè)計(jì)具有重要的作用，這就要求設(shè)計(jì)人員能夠根據(jù)巖土特性從而選擇合適的設(shè)計(jì)方案，對影響巖土工程質(zhì)量的各項(xiàng)因素進(jìn)行有效的控制，從而保證工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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[2]孟克明.論提高巖土工程設(shè)計(jì)可靠性的有效措施[J].低碳世界，2018（04）：40-41.

[3]王峰.論提高巖土工程設(shè)計(jì)可靠性的有效措施[J].住宅與房地產(chǎn)，2018（11）：110.

[4]沈晚仁.論提高巖土工程設(shè)計(jì)可靠性的有效措施[J].建材與裝飾，2016（31）：232-233.