岳新佳
摘要:隨著社會的不斷發(fā)展,對巖土工程提出了新的要求。但巖土工程設(shè)計中存在著諸多不確定因素,嚴重阻礙了工程建設(shè)的進一步實施。為了提高巖土工程設(shè)計水平,必須采用可靠性分析方法,提高巖土工程設(shè)計決策的準確性。介紹了巖土工程設(shè)計中的不確定性,分析了可靠性分析方法及其在巖土工程設(shè)計中的應用,以供參考。
關(guān)鍵詞:巖土工程;設(shè)計;可靠性;分析;應用
中圖分類號:TU43 文獻標識碼:A 文章編號:2095-3178(2018)20-0139-01
1 巖土工程設(shè)計中存在的不確定性
目前,巖土工程設(shè)計中的不確定性主要體現(xiàn)在以下兩個方面:(1)自身方面。由于巖土工程本身的特點,在工程施工和設(shè)計中極有可能發(fā)生變化,從而影響巖土設(shè)計參數(shù)的精度。(2)人的方面。由于受相關(guān)設(shè)計人員和施工人員的專業(yè)素質(zhì)和態(tài)度的影響,巖土工程設(shè)計中決策和計算存在一些錯誤,最終導致巖土工程建設(shè)中出現(xiàn)嚴重問題。鑒于上述兩個不確定性,相關(guān)工程建設(shè)負責人必須予以高度重視。在進行巖土工程施工之前,必須對工程建設(shè)所涉及的各種數(shù)據(jù)進行嚴謹、系統(tǒng)的分析,掌握巖土工程變化規(guī)律,并進行可靠性評價。根據(jù)不同的巖土工程參數(shù),保證工程建設(shè)的有效實施。在我國傳統(tǒng)的巖土工程設(shè)計中,有關(guān)設(shè)計人員首先需要根據(jù)巖土樣品進行一些物理力學試驗,通過相關(guān)公式的試驗計算,掌握相關(guān)的巖土參數(shù),然后進行巖土工程試驗。根據(jù)參數(shù)判斷巖土工程施工是否科學。由于該方法摻雜了很多人為因素,即相關(guān)測試算子和計算器的誤差,最終導致判斷依據(jù)與實際存在較大差異。因此,為了有效地避免上述問題,常常采用概率方法對巖土工程設(shè)計的可靠性進行評估。由于該方法可以大大彌補傳統(tǒng)方法的不足,因此在巖土工程設(shè)計評價中得到了廣泛的應用。
2 巖土工程的可靠性設(shè)計
2.1 一次二階矩分析法
一階二階矩分析法是巖土工程可靠度設(shè)計的常用方法。根據(jù)擴張點,該方法可分為驗算點法和中心點法。該方法基于獨立的隨機變量,建立了求解可靠性指標的公式。這是最簡單的可靠度計算方法。在巖土工程中,可靠性分析得到了廣泛的應用。但在應用這一方法的過程中,我們需要注意以下兩個方面。首先,由于土性之間的相關(guān)性和自相關(guān)性很強,但在一階二階矩分析方法的應用中沒有考慮變量之間的相關(guān)性,可能導致可靠性指標誤差較大;低非線性度極限。在這種狀態(tài)下,對于高非線性的極限狀態(tài),推導問題是困難的。
2.2 蒙特卡羅分析法
蒙特卡洛分析也是巖土工程可靠性設(shè)計中常用的一種方法。該方法主要采用數(shù)值模擬的方法對分析過程中大量的隨機變量進行抽樣,然后將抽樣值引入分析問題中,根據(jù)工程失效率估計結(jié)構(gòu)失效率。在應用這種方法的過程中,由于隨機數(shù)與仿真速度無關(guān),仿真過程的復雜性和極限狀態(tài)與隨機數(shù)無關(guān),所以這種方法的應用更加直接和簡單,蒙特卡羅方法是目前,巖土工程中常用的方法僅是檢驗其它方法的計算精度。它更適用于中國。
2.3 響應面分析法
響應面法也是一種常用的可靠性分析方法。該方法利用響應面模擬極限狀態(tài)面,分析失效模式。在應用這種方法的過程中,周期數(shù)往往受隨機變量的影響。當隨機變量的數(shù)目過大時,故障率將受到影響。通常很難有效地保證,如果輸入變量變化很小或輸出變量發(fā)生突變,響應面方法往往難以適應。
2.4 隨機有限元分析法
隨機有限元法是一種將概率統(tǒng)計與確定性分析相結(jié)合的方法。該方法主要計算工程的統(tǒng)計特性,分析其可靠性。隨機有限元分析主要有兩種方法。一是對隨機變量進行離散化,二是將函數(shù)變換為功率譜的密度函數(shù)。隨機有限元方法可以得到更精確的可靠性分析結(jié)果,在巖土工程中具有廣闊的應用前景。
3 提高巖土工程設(shè)計可靠性的有效對策
3.1 土坡設(shè)計的穩(wěn)定性
在巖土工程設(shè)計過程中,為了保證巖土工程的可靠性,有必要提高邊坡設(shè)計過程的穩(wěn)定性。在傳統(tǒng)的設(shè)計方法中,設(shè)計者對每個工程的數(shù)據(jù)進行計算,雖然數(shù)據(jù)已經(jīng)非常準確,但是可以根據(jù)現(xiàn)場的實際情況,進行計算。隨機因素仍然不能有效合理地控制數(shù)據(jù),無法估計失效概率。因此,為了提高巖土工程設(shè)計的可靠性,通過不斷的探索和研究,采用不同的方法對其進行加固,從而提高各種巖土工程的可靠性。例如,設(shè)計者可以采用響應面法、運動單元法等:(1)有效地確定土坡失穩(wěn)區(qū)的大小和安全系數(shù);(2)利用計算機技術(shù)對其進行詳細的模擬計算,從而提高土坡失穩(wěn)區(qū)的精度。數(shù)據(jù)和巖土工程的可靠性,在很大程度上。這在很大程度上可以為項目的建設(shè)和發(fā)展提供有力的依據(jù)。
3.2 地基設(shè)計的可靠性
除了提高土質(zhì)邊坡設(shè)計的穩(wěn)定性外,還必須不斷提高地基設(shè)計的可靠性。地基的穩(wěn)定性在工程中起著非常重要的作用。為了保證地基的穩(wěn)定性,有必要采用上述方法來提高地基的可靠度,進行綜合設(shè)計。同時,對建筑物的可靠指標進行綜合分析,使地基不超過容許承載力。荷載作用下,還減少了施工現(xiàn)場周圍基坑的大規(guī)模環(huán)境破壞,使其在很大程度上能夠保證高強度的地基巖土性質(zhì)的穩(wěn)定。
3.3 提高設(shè)計人員的專業(yè)技術(shù)和綜合素質(zhì)
設(shè)計者在設(shè)計過程中起著舉足輕重的作用,因此要注重設(shè)計人員的綜合素質(zhì)和專業(yè)設(shè)計水平,使設(shè)計人員在工程和巖土工程設(shè)計中能夠做好工作:(1)建立專門的培訓機構(gòu)。優(yōu)秀的設(shè)計人員素質(zhì)和設(shè)計能力是可以的。可靠性有著直接的關(guān)系,在設(shè)計過程中,每個環(huán)節(jié)都有人為的參與,由于疏忽會造成不準確。因此,有必要對巖土工程師進行專業(yè)知識的培養(yǎng)和指導,加強他們的學習,使他們認識到工程質(zhì)量和安全的重要性和必要性。大量的數(shù)據(jù)和報告可以認真對待。也可以讓經(jīng)驗豐富的設(shè)計師分享自己的經(jīng)驗,從而提高設(shè)計人員的整體素質(zhì)和專業(yè)管理水平;(2)根據(jù)設(shè)計過程中的實際情況,建立完善的設(shè)計人員管理制度,確認相關(guān)規(guī)范、合理性。對設(shè)計人員進行科學的管理,確保數(shù)據(jù)的準確性,進一步確保項目的安全和整體質(zhì)量;(3)制定健全的激勵機制和考核機制,提高設(shè)計師工作的責任感和主動性。充分發(fā)揮自身的作用,優(yōu)化管理方法,激發(fā)設(shè)計在激勵機制下的作用。工作人員的積極性可以提高巖土工程設(shè)計的可靠性,為提高巖土工程設(shè)計的可靠性打下良好的基礎(chǔ)。
4 結(jié)束語
在工程施工過程中,巖土工程設(shè)計的可靠性非常重要,不容忽視。巖土工程設(shè)計人員不僅要了解巖土工程的特點,而且要采用不同的方法來提高巖土工程設(shè)計的可靠性。同時,應從多個方面合理地控制人的因素。從表面入手,使施工企業(yè)能夠順利進行,從而保證工程質(zhì)量,增強巖土工程設(shè)計在實際應用中的潛在價值。
參考文獻
[1]孟克明.論提高巖土工程設(shè)計可靠性的有效措施[J].低碳世界,2018(04):40-41.
[2]汪聰.巖土工程設(shè)計分析[J].建材與裝飾,2017(38):204-205.
[3]何輝.關(guān)于巖土工程設(shè)計及治理的具體分析[J/OL].中國高新技術(shù)企業(yè),2017(11):298-300[
[4]沈晚仁.論提高巖土工程設(shè)計可靠性的有效措施[J].建材與裝飾,2016(31):232-233.
[5]胡春明.關(guān)于巖土工程中設(shè)計理論的探討[J].居業(yè),2016(02):54+56.
[6]王勇智.論如何實現(xiàn)巖土工程的可靠性設(shè)計[J].廣東科技,2013,22(18):143-144.
[7]羅廣玖.巖土工程勘察設(shè)計的現(xiàn)狀與展望[J].科技與創(chuàng)新,2016(10):48.
[9]舒詩文.關(guān)于巖土工程勘察設(shè)計分析[J].低碳世界,2016(07):120-121.