論提高巖土工程設計可靠性的有效措施

岳新佳

摘要：隨著社會的不斷發展，對巖土工程提出了新的要求。但巖土工程設計中存在著諸多不確定因素，嚴重阻礙了工程建設的進一步實施。為了提高巖土工程設計水平，必須采用可靠性分析方法，提高巖土工程設計決策的準確性。介紹了巖土工程設計中的不確定性，分析了可靠性分析方法及其在巖土工程設計中的應用，以供參考。

關鍵詞：巖土工程；設計；可靠性；分析；應用

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

1 巖土工程設計中存在的不確定性

目前，巖土工程設計中的不確定性主要體現在以下兩個方面：（1）自身方面。由于巖土工程本身的特點，在工程施工和設計中極有可能發生變化，從而影響巖土設計參數的精度。（2）人的方面。由于受相關設計人員和施工人員的專業素質和態度的影響，巖土工程設計中決策和計算存在一些錯誤，最終導致巖土工程建設中出現嚴重問題。鑒于上述兩個不確定性，相關工程建設負責人必須予以高度重視。在進行巖土工程施工之前，必須對工程建設所涉及的各種數據進行嚴謹、系統的分析，掌握巖土工程變化規律，并進行可靠性評價。根據不同的巖土工程參數，保證工程建設的有效實施。在我國傳統的巖土工程設計中，有關設計人員首先需要根據巖土樣品進行一些物理力學試驗，通過相關公式的試驗計算，掌握相關的巖土參數，然后進行巖土工程試驗。根據參數判斷巖土工程施工是否科學。由于該方法摻雜了很多人為因素，即相關測試算子和計算器的誤差，最終導致判斷依據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計的可靠性進行評估。由于該方法可以大大彌補傳統方法的不足，因此在巖土工程設計評價中得到了廣泛的應用。

2 巖土工程的可靠性設計

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計的常用方法。根據擴張點，該方法可分為驗算點法和中心點法。該方法基于獨立的隨機變量，建立了求解可靠性指標的公式。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用。但在應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性和自相關性很強，但在一階二階矩分析方法的應用中沒有考慮變量之間的相關性，可能導致可靠性指標誤差較大；低非線性度極限。在這種狀態下，對于高非線性的極限狀態，推導問題是困難的。

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計中常用的一種方法。該方法主要采用數值模擬的方法對分析過程中大量的隨機變量進行抽樣，然后將抽樣值引入分析問題中，根據工程失效率估計結構失效率。在應用這種方法的過程中，由于隨機數與仿真速度無關，仿真過程的復雜性和極限狀態與隨機數無關，所以這種方法的應用更加直接和簡單，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 響應面分析法

響應面法也是一種常用的可靠性分析方法。該方法利用響應面模擬極限狀態面，分析失效模式。在應用這種方法的過程中，周期數往往受隨機變量的影響。當隨機變量的數目過大時，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生突變，響應面方法往往難以適應。

2.4 隨機有限元分析法

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

3 提高巖土工程設計可靠性的有效對策

3.1 土坡設計的穩定性

在巖土工程設計過程中，為了保證巖土工程的可靠性，有必要提高邊坡設計過程的穩定性。在傳統的設計方法中，設計者對每個工程的數據進行計算，雖然數據已經非常準確，但是可以根據現場的實際情況，進行計算。隨機因素仍然不能有效合理地控制數據，無法估計失效概率。因此，為了提高巖土工程設計的可靠性，通過不斷的探索和研究，采用不同的方法對其進行加固，從而提高各種巖土工程的可靠性。例如，設計者可以采用響應面法、運動單元法等：（1）有效地確定土坡失穩區的大小和安全系數；（2）利用計算機技術對其進行詳細的模擬計算，從而提高土坡失穩區的精度。數據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和發展提供有力的依據。

3.2 地基設計的可靠性

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

3.3 提高設計人員的專業技術和綜合素質

設計者在設計過程中起著舉足輕重的作用，因此要注重設計人員的綜合素質和專業設計水平，使設計人員在工程和巖土工程設計中能夠做好工作：（1）建立專門的培訓機構。優秀的設計人員素質和設計能力是可以的。可靠性有著直接的關系，在設計過程中，每個環節都有人為的參與，由于疏忽會造成不準確。因此，有必要對巖土工程師進行專業知識的培養和指導，加強他們的學習，使他們認識到工程質量和安全的重要性和必要性。大量的數據和報告可以認真對待。也可以讓經驗豐富的設計師分享自己的經驗，從而提高設計人員的整體素質和專業管理水平；（2）根據設計過程中的實際情況，建立完善的設計人員管理制度，確認相關規范、合理性。對設計人員進行科學的管理，確保數據的準確性，進一步確保項目的安全和整體質量；（3）制定健全的激勵機制和考核機制，提高設計師工作的責任感和主動性。充分發揮自身的作用，優化管理方法，激發設計在激勵機制下的作用。工作人員的積極性可以提高巖土工程設計的可靠性，為提高巖土工程設計的可靠性打下良好的基礎。

4 結束語

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

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