巖土工程風險分析及應用

張照秀

【摘要】為了研究巖土工程風險，本文首先介紹了巖土工程的特點以及巖土工程風險分析的內容，主要包括：巖土工程的安全系數以及巖土工程設計的相關參數。然后介紹了巖土工程風險分析方法：定值論、概率法以及風險評估方法。最后從確定合理的方法、進行科學的風險評估以及采取有效的施工對策三個方面介紹了巖土工程風險分析的運用。本文的研究可以作為巖土工程風險分析及應用過程中的參考。

【關鍵詞】巖土工程；風險分析；應用研究

前言

巖土工程在土木工程建設過程中非常常見，應當采用合理的巖土工程施工方法以保證安全的施工，因此需要充分的研究巖土工程風險分析及應用以避免安全事故的發生。下面將對巖土工程風險分析的相關內容進行研究。

1 巖土工程的特點

作為土木工程建設過程中的重要內容，巖土工程的兩個主要方面是巖體和土體，其中地基處理、土方邊坡處理、地下工程等是巖土工程的主要內容，由于是漫長的地質作用形成了巖土，因此巖土的不確定性特點使得工程建設比較困難，如果不對巖土進行處理就無法有效的滿足相應的施工要求。從巖土的特性上來看，不確定性和不均勻性是巖土的工程的主要特點，而非線性特點是巖土工程主要的物理性能，巖土工程在其物理性能的影響下會有很多不確定性和不利的因素產生，因此，在對巖土進行研究的過程中存在著一定的難度。在研究和分析的過程中主要由以下幾個方面的不確定性因素：在施工現場的巖土中存在著一些不確定性因素，有些指標實驗室的和現場存在一定的差距；另外還沒有統一的標準進行巖土工程的計算；在載荷分布以及載荷大小上巖土工程都有很大的不確定性，這些特點都阻礙了巖土工程的分析和處理。所以應當在巖土工程分析的過程中嚴格按照相應的規范以盡可能的避免巖土工程中的風險。

2 巖土工程風險分析的內容

2.1 巖土工程的安全系數

在巖土工程施工的過程中存在著很多不確定性因素，在這方面巖土工程和結構工程是不同的，在外界環境的影響下施工條件也在發生著變化，同時外界氣候也會對巖土的整體特性產生影響，另外一方面，我們還沒有充分的了解相應的土質條件，因此我們在施工的過程中應當準備足夠的安全措施，這樣能夠有效的預防意外事故的發生；同時系統運行能力的下限和所需估值的上限決定了巖土工程的安全系數。

2.2 巖土工程設計的相關參數

巖土工程施工過程中一個非常重要的內容就是在對相關參數進行風險評估的過程中確定相應的設計參數是否能夠滿足相應的施工標準，在驗證相關參數的構過程中做好安全施工工作；為了衡量設計參數是否符合建筑要求可以采用擬合度檢驗的方法，所謂擬合度檢驗指的就是在某一隨機變量是符合某種概率分布的基礎上對統計參數的準確性進行檢驗，進而將隨機變量的準確度確定下來。

3 巖土工程風險分析方法

作為一個復雜的系統過程，需要采用全方位的方法對巖土工程進行分析與設計，其常用的設計方法如圖1所示。

概率分析方法、定值論以及風險評估法是目前巖土風險分析過程中經常采用的方法。其中概率分析的計算方法主要是通過一定有效性的分析模型來了解一個結構或系統的概率特性，對于材料特性、幾何結構形狀 、荷載等的不確定性概率分析法能夠很好的反映出來。分析評估方法主要采用專家評估和數據相結合的方法，根據相關專家的經驗來進行選擇和判斷，這種分析方法能夠很好的分析巖土工程中的風險。

3.1 定值論

定值論是近年來巖土工程風險分析中常用的方法，通過安全系數的應用來對工程建設的風險程度進行衡量，經過大量的實際應用這種分析方法逐漸贏得了人們的青睞。但是在工程建設數目不斷增多以及對巖土工程的要求不斷增強的過程中逐漸的暴露出了這種方法的局限性。因此，這也就逐漸的促生出了其他的巖土風險分析方法，例如下面將要詳細介紹概率法和風險評估法，通過多種方法的綜合運用能夠有效的評估巖土工程中存在的風險。

3.2 概率法

結構的極限狀態指的是結構從可靠狀態到不可靠狀態之間的極限狀態，其中可以用結構的功能函數來對極限狀態進行表示：結構抗力對荷載的富余程度等于抗力與荷載效應的差值，運用實驗的方法對功能函數進行觀測可以得出以下三種情況，當兩者的差值大于零時結構處于可靠狀態，當兩者的差值小于零時結構處于失效狀態，當兩者的差值等于零時，整個機構處于極限狀態。樁頂沉降、地面沉降等一些巖土失效問題都可以在參考以往工程經驗的基礎上將抗力當作常量處理，當抗力和載荷效應都不確定的時候，也無法確定結構抗力對荷載的富余程度。因此以概率原理為基礎可以得到均值和標準差的關系。

在上述公式中， 為抗力和載荷效應之間的相關系數，當載荷效應和抗力不相等的時候可以將后面的公式進行簡化。

如果采用對數的形式表示抗力和載荷效應，則抗力與載荷效應的比值就是安全系數，因此可以得到下面的公式。

以上可以看出，概率分析法的本質是將結構抗力對荷載的富余程度等于零作為結構失效的條件，然后再計算結構抗力對荷載的富余程度小于等于零時的概率。

4 巖土工程風險分析的運用

4.1 確定合理的方法

確定合理的分析方法對于分析巖土工程的風險非常重要，應在在充分考慮工程建設需求的基礎上以巖土工程的具體情況為出發點進行有效的分析，工作人員可以采用上面所描述的概率法和定值法等對可能存在的風險進行全面的分析，進而創造有利的條件進行風險預防對策的實施。

4.2 進行科學的風險評估

確定了分析方法以后要想具有一個完善的風險評估體系就需要全面的分析巖土工程中可能存在的問題，例如對施工過程中可能出現的環境破壞、經濟損失以及社會影響等，在對材料參數的變異性以及不確定性進行分析的基礎上滿足結構穩定和邊坡穩定的相關要求，只有這樣才能在正確進行施工決策的基礎上保證高效率的施工。

4.3 采取有效的施工對策

在完成相應的風險分析以后就需要以巖土工程的需求為出發點采取相應的技術和預防措施，其中為了充分的保證巖土施工的順利進行以及避免巖土工程中的安全事故應當制定相應的技術措施，而預防措施的主要作用就是盡可能的避免安全事故的發生，只有這樣才能在保證工程建設順利進行的基礎上提升巖土工程的整體質量。

5 總結

總之，在土木工程建設過程中不能忽視巖土工程風險，后需要應當對巖土風險分析及應用進行更加深入的研究。

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