關于巖土工程風險分析及工程中應用研究

樊中武

巖土工程在施工中面臨著地質結構、巖石結構等不可控因素，還包括人為因素等不確定的因素，建設過程中會存在一定的風險。這里的風險主要指的是巖土工程沒有按照規定的工期完成相應的工作量的一種概率[1]。當前在工程風險分析理論中，可靠度風險理論是一種常用的理論，被廣泛用在工程建設、區域規劃等項目中。因此要確保施工安全，就有必要在施工之前對施工過程中的風險因素進行分析，做出針對性的預防措施，減少工程施工中的風險。風險分析系統就是一項針對工程風險分析的系統化的理論，對于工程風險分析，保障施工安全和效率有著重要作用。

一、巖土工程概述

巖土工程是綜合地質學、巖石力學、土力學的一種土木工程建設方法，它的研究方向是巖體與土體，具體涉及到土方邊坡、地下工程和地基等。與一般工程不同，巖土工程需要考慮到復雜的地質條件和地下條件，這主要是有巖土的復雜性決定的[2]。具體說來，沿途材料經過漫長的地質作用，性質上具有不確定和不穩定的特點；同時他的不穩定性還表現在力學方面的非線性。總的來說，巖土工程的不確定性主要有以下幾點：一是巖土工程的判定理論不統一，二是不同環境下的巖土評判指標不一致，三是巖土工程受力荷載情況難以測量。

巖土體的不確定性主要是由地質原因造成的，巖土體的形成經過了漫長的地質作用，在分布上不均勻，這就造成了建設過程中存在著很多不確定性因素。同時，在對巖土體進行相關測量過程中，會產生一定的誤差，也導致了不確定性。此外，由于巖土工程受力荷載的大小和分布情況復雜，測量難度大。在對巖土工程進行測量評估時，測量評價的指標過少，對真實的巖土環境不能真實模擬，導致在辨識一些可能存在的風險上效率不高。

二、巖土工程風險分析相關指標

（一）巖土工程設計參數

設計參數就是在工程施工之前工程使用單位對工程的整體要求，施工單位根據要求作出的總體設計規劃。在巖土工程的風險分析過程中，設計參數是一個重要的分析指標，通過對相關參數的檢驗，可以有效檢驗出工程是否符合建筑要求，是否存在風險因素[3]。巖土工程設計參數檢驗主要是通過擬合度檢驗實現的，擬合度檢驗是通過設定規定范圍內的變量，以此為基礎檢驗設計參數的準確性。

（二）巖土工程安全參數

所謂巖土工程的安全參數，就是指巖土工程施工過程中應對一些可能存在的不確定因素的能力。由上文的分析可以得知，巖土工程存在著諸多不確定因素，既有巖土體本身的因素，也有評價分析體系不健全造成的。因而在施工過程中，既會受到巖土體特征的影響，也會受到外部條件的影響。這就有必要建立一套安全防護措施，以防范因巖土體自身和評價分析體系不健全造成的安全威脅，減少工程中出現的安全事故，保障工程的安全性。

三、巖土工程風險分析方法

近年來，我國建筑行業取得了長足的發展，形成了自己的建筑施工評判體系。在巖土工程施工中，對風險因素的分析傳統上采用的是定值論[4]。這種方法主要是采用安全系數的方法，即分析巖土工程中的安全系數，衡量工程施工中的安全性，這種方法取得了一定的成效。隨著施工難度的加大和施工技術要求的提高，這種方法逐漸不能滿足巖土工程風險分析的要求，因而有必要采取一種更加合適的風險分析方法。

（一）變異巖體量化風險分析法

3σ法則下的誤差傳播函數法主要是針對變異巖土體中存在的一些不確定因素進行函數分析，通過函數模型可以較為真實地反映施工地的地質水文狀況，有利于巖土工程的風險分析。

這種方法主要是針對巖土體中的一些復雜狀況作出分析，通過概率統計和空間結構模型對巖體的變異情況進行準確的量化分析，從而判斷巖體中的風險因素，為工程施工提供依據。

（二）地下工程風險分析方法

地下工程以其施工位置的獨特性，往往在施工中存在著較大的困難，風險程度也比較大，不確定因素比較多。通過參數反演和模型識別等方法可以得出一些有用的數據，幫助判斷地下工程分析結果的準確性，減小地下工程的風險。有關研究人員提出以有限元研究巖土工程的特點，從而找出一個可靠度比較高的施工方式，這種方法的具體操作是以有限元節點信息當作功能函數，當輸入不同的參數時，計算工程在進行錨固和沒有錨固的情況下的破壞率，以此推斷不同的風險。

四、巖土工程風險設計方法

當前，巖土工程的風險設計方法一般有兩種類型：一種是常規類型，主要設計標準是以規范的、公認的慣例；另一種是研究工程的潛在風險，通過盡可能地減少風險實現風險設計的目標。這種方法主要是分析風險的可靠性，以實現風險的可控。巖土工程施工條件較為復雜，在具體的施工環境中還要以實際情況為基準，不可以現有的分析方法進行套用，綜合分析巖土體的本身狀況、力學特性，充分利用統計學和概率論等方法進行不確定性分析。一般而言，風險分析方法包含以下步驟：一是廣泛搜集有用信息，確定工程中存在的不確定因素；二是對這些不確定因素進行模擬，對風險作出大致的評判；三是在此基礎上搜集信息，對參數進行修正，做出決策。

五、巖土工程風險分析應用

巖土工程的風險應用是施工過程中有效規避風險、保證施工安全、實現經濟效益的施工舉措。在施工過程中的不確定因素較多，設計的模型與實際結果差距較大，針對實際工程的數據也有限，因此在風險分析中主要是以概率的形式出現，通過對風險概率的分析，為工程施工提供決策指導。巖土工程風險分析是對工程中不期望出現的事故進行分析評定，判斷這種事件出現的概率，分析它出現之后的結果，因而在風險分析之中考慮的風險因素必須全面。全面完整的風險分析應綜合考慮工程中的自然因素、人為因素、社會因素、經濟因素等方面的影響，并針對性的做好防范的措施。風險分析主要是針對工程的施工中可能出現的狀況做一預期，是工程設計要求的體現。

六、結語

巖土工程是一項較為復雜的工程，在施工中面臨諸多的風險因素，要保證施工質量就必須要對工程風險作分析。文章認為，風險分析和不確定性分析在巖土風險工程分析中有著良好的互補性，可以有效增加風險分析的有效性，為巖土工程施工決策做依據。