边坡岩土工程不确定性研究

何小红

(长春科技学院，长春 130000)

边坡岩土工程不确定性研究

何小红

(长春科技学院，长春 130000)

在边坡施工过程中，通过比较和分析观察信息和设计，判断可能产生的误差；同时整理和分析监测信息，并对设计的合理性做出判断。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。

边坡岩土工程；不确定性；因素；对策

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

岩土模型是施工地原型的代表物，可反映目标地土质的基本特征。在对边坡岩土分析时不可将采集的模型作为唯一的参考依据，否则会产生因模型导致的不确定性，且分析者的分析能力与认知度直接关系到模型分析的复杂程度及实用度。选择模型后，采用何种数值计算方法极为重要，可用的方法包括边界元法、非连续变形分析法、有限单元法等，每种方法都有其最佳适用范围，各有利弊，各种方法可单独使用也可联合使用，一般情况下设计者都会选择与目的地土质结构类似的经典岩土计算模型及数值计算法。

2.2 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。

2.3 人为原因

设计人员在施工前会设计多个岩土工程施工备选方案，从中挑选一个合适的方案进行实施。不同的方案所需的经费不同，不同方案间的可靠性与稳定性也各不相同。从施工方案的设计与决定整个过程均由人为因素完成，因个人的思维方式与价值观念不同，不同决策者对实施方案的选择也不同，其决策依据既可以是依赖充分的科学依据，也可以是直觉与经验的判断。

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

岩土工程设计中加入安全系数这一做法已被沿用许久，安全系数可消除岩土参数及岩土模型等不确定性因素对计算的影响，但是，在施工设计中对于安全系数的选择是极谨慎的问题，如将两种岩土模型进行分析，即使为二者选择相同的安全系数，所呈现的安全程度也会出现差异，增大了设计者的把控难度。

以上是降低岩土不确定性较为常用的方法，但是，二者的经验性、感官因素，且相对保守的处理方法已经不适应现代大型工程建设的需求，这是以往边坡岩土工程设计较为常见的现象，若设计者对工程的不确定性因素把握不足，以上两种方法对安全系数、岩土模型计算、岩土参数较为保守的确定方法有一定的适应，现代大型工程建设除了需考虑上述不确定性因素外还需考虑对环境的影响与可持续发展的可行性，以上两种方法显然已经无法满足现代岩土工程建设的需要。经过业内人士的不断探究，一种新型的具有可行性的方法—动态设计与施工已引起广泛的重视与运用。

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。

岩土工程设计方案是否合理，取决于所采用的工程措施是否适应于施工地的地质条件。在施工过程中，设计人员要密切监测施工情况，及时采集监测数据并与原定方案中的数据对比，根据施工现场所暴露的实际地质条件、岩土模型、岩土力学与参数等资料及时对方案中的漏洞进行修复与修改，对于有出入或遗漏性的方案要及时更新，保证下一阶段的施工进行有新方案的支持，充分结合施工与动态设计，保证施工工作高效、安全、顺利地开展。动态设计与施工不失为最大程度上解除不确定性因素对边坡岩土工程影响的有效方法。

[1] 郎晓兵. 边坡工程进行岩土工程勘察的探讨[J]. 技术与市场，2016，(06) ：75-76.

[2] 王修胜. 岩土工程中基坑支护工程存在的问题及对策[J]. 民营科技，2016，(07) ：47-48.

[3] 吴颖奕. 试论岩土工程基坑支护的重要性[J]. 施工技术，2016，(06)：133-135.

[4] 刘信才. 公路岩土工程建设中存在问题分析[J]. 民营科技，2010，(04)：91-92.

[5] 秦小林. 动态监测在京珠高速公路粤境北段K98路堑高边坡工点的应用[J]. 路基工程， 2016，(02)：84-86 .

[6] 徐红星. 宜万铁路野三关隧道出口突水段岩溶水文地质勘察报告[R]. 武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司，2008.

Studyonuncertaintyofslopegeotechnicalengineering

HE Xiao-hong

(Changchun Institute of Technology, Changchun 130000, China)

In the process of slope construction, by comparing and analyzing the observation information and design, the possible errors are judged. At the same time, the monitoring information is collated and analyzed, and the rationality of the design is judged. If there is a big conflict between the feedback information and the design basis during the construction process, the design plan should be improved or modified, and the improved design plan can be adopted for the next level of construction. If the current level plan is not bad, the subordinate plan follows the plan of this level, repeat this cycle until the whole project is completed. It needs to continue to maintain the test of the project, thus making assessment on the effect of design and construction.

Slope geotechnical engineering; Uncertainty; Factor; Countermeasure

TU43

B

1674-8646(2017)24-0046-02

2017-10-25