分析边坡岩土工程不确定性及方法

分析边坡岩土工程不确定性及方法

李施衡

重庆交通大学重庆400074

摘要：在对岩土工程边坡进行施工的过程中，会受到很多因素的影响，使得岩土工程具有不确定性。在施工过程中的反馈信息与设计依据有较大冲突时，应完善或修改设计方案，下一级施工可采用完善后的设计方案;若本级方案无差，则下级方案沿袭本级方案，如此循环反复，直至整体工程竣工。工程竣工后要继续保持对工程的检测，据此对设计施工的效果进行考核。

关键词：边坡岩土工程;不确定性;因素;对策

引言

通常情况下，边坡岩土工程项目建设均包含项目土体、项目结构以及项目周边环境这三个方面。这三个方面不论在项目施工设计初期、项目施工过程中还是项目竣工后，始终都相互影响、相互制约。边坡岩土项目工程建设不可控因素非常多，工作人员经常通过取土样来确定各种参数情况，但是却不能保证检测结果的准确性。工作人员只能通过勘察的方式大致掌握附近地区的岩土工程项目情况，但是从实际工作经验来看，这种勘察结果和真正的结果存在较大差异，本文将对相关问题进行阐述。

1边坡岩土工程施工概况

边坡岩土工程施工中会遇到土工结构、土体、周围环境三个问题，这三个因素始终贯穿于整个施工过程，且都处于互相影响的关系。在边坡岩土工程中存在许多可以预测但不可控制的因素，可将其称为不确定性因素。在施工前要测定岩土的参数，涉及对岩土的取样问题，岩土的取样直接关系到参数测定的值是否真实准确;施工前的地质勘察仅能对施工区域的周边地质情况及土质结构取得大致的认识，无法反映完整情况;施工前对边坡变形情况的观察结果往往与实际情况有不小的差距。目前，国内大部分单位仍推行以往惯用的以地质勘查、分析、实施施工为操作流程的静态设计施工方法，该方法虽有一定的实用性，但无法应对施工过程中所遇到的突发性状况，无法对不确定因素的发生做出紧急应对措施。

2边坡岩土工程施工中存在的不确定性

2.1岩土模型

岩土模型是岩土特征的一种理想化表现形式，但是从目前的工作情况来看，模型并不具备唯一性，这也是导致存在不确定性的主要原因。岩土工程项目施工时所用分析模型复杂程度和实用性，与工作人员个人综合能力相关。坡体结构与特点是影响边坡岩土工程设计质量的主要因素，在未来一段时间工作中，用到的模型必然会变得越来越复杂。在选择完模型后，可以通过数值计算的方式选取数据，常见的方法包含了极限分析法、边界元法以及有限单元法等多种计算方式，不同的方式其特点以及使用范围也不同。各种方法独立，但可联合使用。通常情况下，项目设计工作人员会选择和工程项目所在地区岩土类型相接近的土体来构建模型，并计算相应数值。

2.2岩体结构

所谓的岩体结构，主要涉及到两个方面因素，即结构面与结构体。结构面指的是岩石物质不连续面与分异面，其方向、形态以及规模都相对固定。而结构体则涉及到不同状态的结构面，对岩体向独立块体进行切割，并由这些块体组成。岩体结构因素对边坡失稳产生的影响因素有很多，例如结构面走向、倾向、倾角、数量等等，结构面表面性质、连续性等也会影响到边坡的稳定性。

2.3岩土参数

岩土参数即岩土的物理学指标，岩土的参数会随着时间和空间的变化而变化，岩土参数的特异性会引起设计者的重视，在勘察阶段尽最大可能降低样土的存放时间、密封等方式，降低外在因素对土样的干扰，但是，这些措施仅能改善土壤参数的时间特异性，而在空间上的特异性是无法采用措施控制，只有通过设计方法与统计法进行处理，并不能使其在实质上有所改变，空间的特异性是岩土参数的特殊现象，在处理上只能对其进行统计总结，改变不了实质。最终形成的岩土参数只是理论上计算的结果，而非真实数值。

2.4人类活动

场地内的人类活动对边坡的影响较为严重。经调查主要表现为：深度切坡开挖，改变土体内部应力，发生应力重分布，边坡土体易产生卸荷裂隙，以及场地前期对中风化岩进行了无规则爆破。在坡顶修建建筑物，增大了边坡的附加荷载，坡顶上的生活用水下渗加大对边坡的不利因素。本场地勘察期间正进行土方开挖，局部不规则开挖改变土体内部应力。

3解决边坡岩土工程不确定因素的有效对策

3.1经验设计

岩土工程设计最初，完全是依赖经验设计的，工程经验中的地方经验在岩土工程的设计中具有重要的作用。由于岩土工程设计中会涉及一些不确定性因素，无法对其进行准确的把控，要想进行准确的分析是有较大难度的，设计者只能根据工程的特点再结合当地的经验来作为设计方案的参考依据。另外，岩土工程设计师丰富的实践经验可相对降低不确定性因素对岩土参数及岩土模型计算的影响。

3.2安全系数

安全系数是较早引入到岩土工程项目设计中的理念，可以通过安全系数来减少岩土工程项目计算模型中不确定因素，减少不确定性因素对岩土工程参数产生的影响。安全系数选择十分关键，将不同岩土工程项目计算模型进行对比，假定两种安全系数相同，但是在实施一段时间之后，实际上的安全程度也会出现变差，影响设计者对项目的控制。

3.3动态设计与施工

由于边坡岩土工程在岩土系数与岩土模型选择的特殊性，再加上复杂的地质条件使分析的难度系数加大，在工程正式施工后，设计方案中对勘测工作的遗漏与失准现象均会得到显现，若沿用原先的设计方案则会造成严重的后果。动态设计与施工改变了传统的、静态的设计施工流程，其使设计方案更具弹性，若在操作中发现实际检测结果与方案出入较大，则可以修改现行的设计进行，该方案可对施工过程中出现的问题作出及时处理。在动态设计与施工方法中，设计人员要及时采集施工现场的新信息并对比设计方案中的数据，比较两组数据间的误差。设计人员还应做好施工现场的监测工作，随时分析采集的检测信息，以判断设计方案是否合理。若设计方案中的信息与监测信息存有较大差异，可立即修改方案，以便在下一级施工中使用新方案，若两组数据无明显差异，可沿用原先的方案继续施工，以此方法贯穿于整个施工过程中，直至工程结束，而动态设计与施工中的连续监测方法仍可作为对施工效果的评价方法。岩土力学分析和模型选取在边坡岩土工程中非常复杂，其分析难度呈直线上升。原本不甚清晰的地质条件在边坡施工作业开始后会变得逐渐明朗起来，有时还会有设计时未勘明的地质情况出现。若不及时修正设计方案，则有可能导致严重后果。动态设计与施工是一种全新的方法，它能使整个边坡岩土工程具有较为灵活的应变性，在出现意外情况时具备可调整的余地。在进行边坡工程施工时，由于新情况会经常出现，传统的“勘察—设计—施工”流程变得不再合理，施工方还可以通过现场检测对施工的安全性做出估计，并对是否需要对先期设计进行修改做出判断。这是一种对新情况不断适应进而消除设计与施工不确定因素的方法。

结语

总而言之，在社会经济不断发展的背景下，作为基础设施建设中的重要内容，岩土工程一直都发挥着十分关键的作用。众所周知，岩土工程中的边坡类型非常多，如果边坡质量不达标而引发边坡失稳，那么就会对相关设施的安全构成严重的威胁。鉴于此，在岩土工程建设中，必须对边坡加固工程予以高度重视，作为工程人员，应致力于边坡加固相关施工技术的合理运用，对边坡稳定性进行合理评估，基于此对加固方案进行合理制定，如此才能使边坡工程质量得到提升，进而保障岩土工程整体质量。

参考文献

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