研究巖土工程風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)用分析

■　何蕭燃

（湖南省核工業(yè)地質(zhì)局301大隊(duì)湖南長沙410000）

研究巖土工程風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)用分析

■何蕭燃

（湖南省核工業(yè)地質(zhì)局301大隊(duì)湖南長沙410000）

對巖土工程的分析，不能簡單的移植其他的可靠性分析方法，它的高復(fù)雜性決定了它繁復(fù)的風(fēng)險(xiǎn)分析手段。本文先簡略介紹了巖土工程，接著從風(fēng)險(xiǎn)分析的內(nèi)容、方法、應(yīng)用等方面總結(jié)了風(fēng)險(xiǎn)分析的手段和步驟，最后指出了目前仍需改進(jìn)的問題。

巖土工程風(fēng)險(xiǎn)分析

1　巖土工程綜述

經(jīng)過漫長而復(fù)雜的地質(zhì)作用之后，巖土才得以形成，由于地理環(huán)境、形成時(shí)間等一系列因素的影響，巖土的性質(zhì)具有非常大的不確定性，這種不確定性給工程施工應(yīng)用帶來了難度。在結(jié)構(gòu)上巖土是不均勻的；在物理性質(zhì)上，巖土具有各向異性和非線性，在工程應(yīng)用時(shí)，必須要針對巖土這種不穩(wěn)定性做出一系列的對策，問題主要體現(xiàn)在以下方面：（1）實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)用的巖土與工地實(shí)際使用的巖土判斷指標(biāo)存在較大的差異，一些實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)無法直接借鑒；（2）巖土工程計(jì)算與風(fēng)險(xiǎn)估算的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不一，沒有權(quán)威的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證；（3）巖土工程應(yīng)用時(shí)的受力大小及荷載分布等數(shù)據(jù)存在著計(jì)算困難的問題。

2　風(fēng)險(xiǎn)分析內(nèi)容

2.1風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)管理

在宏觀上，要把控好系統(tǒng)管理風(fēng)險(xiǎn)的手段，包括風(fēng)險(xiǎn)的識別、度量、決策和管理。風(fēng)險(xiǎn)的識別是指能準(zhǔn)確鑒別風(fēng)險(xiǎn)；風(fēng)險(xiǎn)的度量是指利用分析工具進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估；風(fēng)險(xiǎn)的決策是指到底要直面還是規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)；風(fēng)險(xiǎn)的管理是基于以上一系列的分析構(gòu)造風(fēng)險(xiǎn)模型，做出具體的風(fēng)險(xiǎn)決策。

2.2工程設(shè)計(jì)的參數(shù)

參數(shù)設(shè)計(jì)的過程中，擬合度檢驗(yàn)很常見。所謂擬合度檢驗(yàn)，就是對已計(jì)算好的預(yù)測模型進(jìn)行檢驗(yàn)，比較它與實(shí)際發(fā)生情況的擬合程度，在這個(gè)擬合的過程中不斷對模型進(jìn)行修正，從而得到最適合的參數(shù)。

2.3施工的安全系數(shù)

從微觀上來看，風(fēng)險(xiǎn)分析的另一個(gè)重點(diǎn)為巖土工程的施工安全系數(shù)。因?yàn)閹r土的結(jié)構(gòu)會隨著外界環(huán)境條件的改變而改變，土質(zhì)條件非常不穩(wěn)定，再加上施工前的勘察測定不到位，對地質(zhì)條件了解不深入，會導(dǎo)致施工方案的不科學(xué)性增大。

3　風(fēng)險(xiǎn)分析方法

3.1定值論

定值論這個(gè)方法在巖土工程風(fēng)險(xiǎn)評估中使用時(shí)間非常長，使用得非常多，簡單來說就是用既定的安全系數(shù)來表征結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)程度，這種分析方法已經(jīng)發(fā)展得非常成熟，一直以來都被施工者沿用。但是，隨著時(shí)代的推進(jìn)，科技的發(fā)展，這種方法的局限性逐漸凸顯，出現(xiàn)了很多其他的分析方法。

3.2子系統(tǒng)分析法

為了確保風(fēng)險(xiǎn)評估的全面性，我們有理由將整個(gè)大環(huán)境分為若干個(gè)子系統(tǒng)，逐個(gè)預(yù)測分析每個(gè)子系統(tǒng)。將大環(huán)境按照某個(gè)原則分解，這樣進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估會更加容易下手，更具有邏輯性；同時(shí)也能使工程施工者對整個(gè)工程有一個(gè)整體的把握，提高風(fēng)險(xiǎn)評估的質(zhì)量。

3.3概率分析法

基于概率分析法，可以用功能函數(shù)Z=R-S來表示結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)（Z：結(jié)構(gòu)抗力的富裕，R：結(jié)構(gòu)抗力，S：荷載）。對功能函數(shù)分析分三種情況：

（1）結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)：Z=R-S=0；（2）結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)：Z=R-S>0;（3）結(jié)構(gòu)處于不可靠狀態(tài)：Z=R-S<0。

在工程應(yīng)用分析中，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)不可靠狀態(tài)一般出現(xiàn)在地面沉降，樁頂沉降等情況，一般可將R視為定值。在其他情況，若R 和S都無法準(zhǔn)確得到，可以通過概率統(tǒng)計(jì)知識來分析。標(biāo)準(zhǔn)差均值的關(guān)系為：

S、R的相關(guān)系數(shù)可以表示為概率論分析的本質(zhì)就是將Z=0作為邊界條件，尋找Z<=0的概率。首先要根據(jù)R、S的均值、標(biāo)準(zhǔn)差和相關(guān)系數(shù)建立Z模型，作出M分布曲線，也就是概率密度函數(shù)曲線，結(jié)構(gòu)不可靠的概率就是在直線M=0左邊的面積。

3.4專家評估法

在進(jìn)行巖土工程風(fēng)險(xiǎn)分析之前，必須要事先獲得結(jié)構(gòu)材料物理特性參數(shù)，結(jié)構(gòu)的不確定程度，統(tǒng)計(jì)特征數(shù)據(jù)等等。但由于現(xiàn)場的測試總是有限的，數(shù)據(jù)難免會不全面或者出現(xiàn)疏漏。為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，我們可以適當(dāng)聽取專家的意見。研究巖土工程方面的專家可以指導(dǎo)施工人員計(jì)算得到參數(shù)的大概范圍。經(jīng)驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)顯示，在小樣本測試的情況下，應(yīng)更加注重專家的建議，甚至將其置于主要地位。而當(dāng)工程數(shù)據(jù)充足而可靠時(shí)，在進(jìn)行可靠性分析的同時(shí)也應(yīng)參考專家的意見。

4　基于風(fēng)險(xiǎn)分析的具體應(yīng)用

4.1滲流問題

要處理裂隙巖體隨機(jī)滲流問題，需要應(yīng)用到概率分析相關(guān)知識。巖體生頭層會使水頭變異，方差和相關(guān)系數(shù)發(fā)生變化。確定了概率分布模型，就可以對滲透發(fā)生的嚴(yán)重程度做出評估，滲透系數(shù)變異越嚴(yán)重越容易導(dǎo)致邊坡變形失控。利用風(fēng)險(xiǎn)分析就可以很好的對可能出現(xiàn)的情況作出相應(yīng)措施，以規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

4.2邊坡破壞問題

邊坡破壞是在巖土工程分析中的一個(gè)重要問題。關(guān)于邊坡的穩(wěn)定性分析，分析原理為極限平衡原理，根據(jù)這個(gè)原理可以建立狀態(tài)方程，利用定值論相關(guān)知識，用安全系數(shù)相關(guān)的變量函數(shù)關(guān)系來表現(xiàn)研究主體的統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律。

5　仍待解決的問題

5.1難以合理的界定不確定因素

事實(shí)上，要得到工程中的不確定因素，應(yīng)該經(jīng)過大量的樣本分析，但由于樣本數(shù)量有限，也存在著環(huán)境的限制，對不確定因素的界定略顯不足，無法提供較為準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)特征，目前這種統(tǒng)計(jì)信息的獲取仍很大的依賴于專家的建議。

5.2難以充分分析失效邊界

由于施工環(huán)境的復(fù)雜，很難對結(jié)構(gòu)失效的界限進(jìn)行界定。界限不明會導(dǎo)致分析的誤差，現(xiàn)在缺乏一套方法去提高界限測定的準(zhǔn)確性。

5.3沒有充分利用信息技術(shù)工具

巖土工程風(fēng)險(xiǎn)分析可以結(jié)合許多數(shù)值分析的軟件進(jìn)行，基于數(shù)據(jù)挖掘，數(shù)值分析等信息技術(shù)基礎(chǔ)進(jìn)行分析，可以更充分的利用數(shù)據(jù)，提高分析的可靠性。

6　總結(jié)

經(jīng)過前文的分析，我們可以總結(jié)出對巖土工程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析的基本步驟：（1）事先收集施工信息；（2）應(yīng)用定值法、概率分析法、子系統(tǒng)分析法等分析方法對系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析；（3）堅(jiān)持理論計(jì)算分析與專家意見并重。只有提前做好巖土工程的風(fēng)險(xiǎn)分析，并將其充分應(yīng)用到工程中去，才能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量和高經(jīng)濟(jì)效益的豐收。

[1]李建榮;巖土工程勘察室內(nèi)土工試驗(yàn)質(zhì)量及管理 [J];中國城市經(jīng)濟(jì);2011年24期

[2]姜英德;李凱;樊甜芳;張琦;衛(wèi)星;牛犇;;巖土工程勘察的風(fēng)險(xiǎn)控制 [J];化工礦產(chǎn)地質(zhì);2010年04期

P58[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-412-1