試論邊坡巖土工程不確定性及對策

夏碧濤

廣西華藍巖土工程有限公司，廣西南寧 530001

邊坡巖土工程與土體、土木工程以及工程項目周邊環境等密切相關，無論在施工時還是在工程項目竣工后，這幾個因素都會相互作用和影響。邊坡巖土工程施工中，很多因素很難提前預測和把握。比如利用地質勘察能夠了解工程項目區域巖土結構和地質條件等參數，但是更多的獲取一個大概數值，無法實現準確評價，在巖土層取樣試驗方面同樣如此，很難獲取最準確的參數值。巖土工程問題分析方面，受到其他方面因素影響以及問題本身復雜性影響等，設計人員必須要進行一定的簡化和假定，容易有分析結果與實際不一致等情況出現。

1 邊坡巖土工程不確定性分類

當前，國內在巖土邊坡方面仍以地質勘察、分析設計等方式為主，更多的屬于靜態設計施工，缺乏完善性，無法實現對工程施工變化情況的準確反應。

1.1 巖土參數不確定性

巖土參數主要是指巖土的物理力學性能。巖土參數的不確定性則是指巖土物理力學性能會隨著時空發生明顯變化，存在時間和空間方面差異性。雖然在巖土工程勘察階段使用嚴格密封以及減少土樣存放時間等方式最大限度減少時間方面因素變化，但是仍很難使巖土空間變異性得到解決，巖土空間變異性的分析必須要利用統計學方式處理和分析。巖土空間特異性是其獨有特征，當前人們在這一方面的研究更多的是描述，無法實質性改變，最終所獲取的參數也并非真值。

1.2 巖土模型不確定性

模型一定程度上可替代原型，具備原型的各項主要特征。在邊坡巖土分析方面，模型往往有不同類型，進而出現模型方面不確定性。當前巖土工程中的分析模型，在復雜性和實用性方面還很大程度上受到人認知水平以及分析能力等因素影響。邊坡巖土工程設計發展過程中，需要對坡體結構特點和性能等因素有充分全面分析考慮，對模型的選擇和要求也越來越嚴格。在模型確定后，還需要做好數據分析方法的選擇，比如有限差分法、邊界元法、拉格朗日元法等，這些方法在實際應用中有著其獨特優勢和不足，可單獨使用，也可幾種方法聯合使用。

1.3 巖土工程中人為因素不確定性

邊坡巖土工程往往會存在有若干個設計方案，需要在其中確定一個最終實施方案。最終實施方案的確定與人的決策有關，從力學角度分析，各個設計方案都有其破壞可能性以及相應可靠指標。從經濟學角度分析，不同方案其花費也會有明顯區別。受到決策人員價值觀念和思維方式等因素影響，所選擇的方案也會有明顯區別，可能會通過科學論證選擇，也可能憑借其主觀感覺以及經驗選擇。

2 邊坡穩定性影響因素

2.1 氣象因素

氣象因素對邊坡穩定性有著非常重要影響，如果施工區域雨季長，同時降雨量較為集中，那么邊坡施工過程中邊坡穩定性非常容易受到影響，尤其是連續暴露等惡劣氣象天氣，屬于邊坡失穩的主要外部因素。

2.2 巖土層工程性質

勘察區域邊坡淺部包含有硬塑邊坡、殘積土、強風化混合巖等結構，這些巖土力學性能較差，抗剪性能差，邊坡穩定性很難得到有效保證，屬于邊坡失穩的主要內部因素。

2.3 巖土體水理性能

邊坡巖土以坡殘積土和風化巖等組成，這些土體遇水后易軟化和崩解，水理性能差。在干旱季節，邊坡穩定性能夠滿足要求，但是在陰雨季節等，坡體較長時間受到水浸潤，坡體自身重力會有明顯增大，抗剪性能下降，邊坡穩定性會有明顯下降，最終導致邊坡失去穩定性。

2.4 人類活動

工程項目施工中會出現有切坡等情況，邊坡自然穩定性遭到破壞，容易有崩塌和滑坡等情況出現，屬于邊坡失穩的主要影響因素。

3 邊坡巖土工程不確定性對策

3.1 常用對策

邊坡巖土工程不確定性問題的應對一般會采取經驗設計和安全系數等方式。在經驗設計方面，主要是根據經驗展開巖土工程設計，目前工程經驗在巖土工程設計中仍占有非常大比重。巖土工程中有非常多問題充滿不確定性，很難實現準確分析和評價，僅可以憑借自身經驗以及工程特點等，制定出針對性的解決和應對方案。另外，巖土工程師可以根據其自身多年的實踐經驗等使各類不確定性因素的影響降到最低。在安全系數方面，巖土工程設計中安全系數有廣泛應用，能夠實現對巖土參數等方面不確定性影響的有效解決，但是具體安全系數的選擇需要綜合分析考慮，尤其在兩種不同類型巖土計算模型方面，即使選擇相同安全系數，其安全性也會存在有一定的差異，需要設計人員準確把握。比如在鐵路和公路設計規范方面，在滑坡下滑力的計算方面，會選擇不平衡推力法等方式，選擇相同安全系數，所獲取的下滑力會有明顯不同。

經驗設計和安全系數設計雖然都能夠一定程度上減少巖土不確定性影響，但是目前邊坡工程設計還存在有保守性、經驗性以及感性直觀等因素，如果設計人員未能實現對巖土相關不確定性的了解，采取巖土體力學參數及巖土計算模型的確定分析方式可行性高。在現代化建設事業發展過程中，工程建設方面的要求和標準越來越高，這些分析方式已經很難滿足現代化大型工程項目建設需要，在巖土工程項目施工建設中，不僅需要對項目工程建設的自然環境和社會因素影響有充分考慮，同時還必須要提高決策和分析的科學性和合理性。

3.2 動態設計與施工

邊坡巖土工程在力學分析和巖土模型選擇方面存在有非常大復雜性，尤其在一些地質條件較為復雜地區，分析難度較大。在邊坡工程施工過程中，一些原本相對較為模糊的地質條件會逐漸清晰化，甚至一些設計工作的開展未能實現對地質情況的準確勘察。僅按照原設計圖施工，將非常容易有嚴重后果和問題出現。

動態設計和施工在實際應用中邊坡工程施工有著一定的彈性，能夠為巖土工程留出足夠可變余地。在邊坡巖土工程施工中，僅按照單一地質勘察以及設計分析缺乏科學合理性，很難反映施工過程中出現的各類動態變化，存在有明顯缺陷和不足。邊坡巖土施工過程中會不斷有新的情況出現，必須要結合實際情況對原有設計進行一定的調整，重新施工。采取動態設計施工方法能夠及時反應實際情況，提高設計的真實性，同時在具體施工過程中，還能夠通過現場監測等方式準確判斷現場安全性，是否有必要對預先設計進行調整和修改。動態設計與施工在實際應用中通過不斷獲取的信息使施工和設計方面存在的不確定性得到控制和消除。

在邊坡巖土工程項目中，邊坡巖土工程的設計存在有超前性特點，具體施工則更具現實性。超前性和現實性之間容易發生矛盾，必須要做好施工過程中各類信息的收集和整理，及時向設計師反饋，實現對設計的優化和完善，使矛盾得到有效解決。在具體邊坡施工過程中，通過將鉆探獲取的信息、觀察信息與設計依據相對比，能夠實現對誤差的準確分析和判斷。另外，通過監測信息的分析和整理，為設計工作的開展提供重要支撐和參考。如果發現施工中所反饋的信息與設計依據存在較大出入，必須要做好對設計的修改。如果邊坡施工所獲取的信息比較合理，與實際不存在過大差異，則直接使用設計方案進行之后環節施工。需要注意的是，在完成邊坡施工后，施工后的監測十分必要，以此可以實現對設計施工效果的準確分析和評價。

4 結語

巖土工程設計科學合理性很大程度上受到施工措施的選擇以及地質條件等因素影響，在工程項目施工中必須要配備信息收集系統，結合開挖以及施工中所監測到的工程地質條件，利用動態設計與施工方法對巖土力學模型和相關參數進行優化和完善，能夠更好地實現動態設計和施工，滿足邊坡巖土工程特點，保證整個設計施工的順利有效開展。動態設計與施工的應用，在邊坡巖土工程不確定控制方面發揮重要價值和作用，具有廣闊應用和發展前景。