淺析巖土工程風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)用

■占順斌 ■江西國金建設(shè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330000

1 巖土工程概述及其風(fēng)險(xiǎn)管理

1.1 巖土工程簡述

巖土是由長時(shí)間的地質(zhì)作用而形成的一種具有高度不穩(wěn)定性的巖石，在組成結(jié)構(gòu)上相比于一般的巖石材料有著更大的各向異性和不均勻性，另外在物理學(xué)領(lǐng)域還具有非線性的特點(diǎn)，這些所體現(xiàn)的具體情況主要為:施工場地現(xiàn)有的巖石和實(shí)驗(yàn)室的巖石判別指標(biāo)之間相差較大，存在一定的不確定性，所以巖土工程與其他工程有根本性的差異。就目前來說，巖土工程的研究還沒有形成統(tǒng)一的理論標(biāo)準(zhǔn)，也沒有形成一個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)研究體系，這樣就使巖土工程受力過程中其荷載大小確定和分布存在較大的難度。

1.2 巖土工程的風(fēng)險(xiǎn)管理

巖土工程中的風(fēng)險(xiǎn)管理主要包括以下幾個(gè)方面:(1)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。即對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的行為、特征、現(xiàn)象以及來源方面的不確定性進(jìn)行識(shí)別;(2)風(fēng)險(xiǎn)的度量和量化。即通過對(duì)主客觀因素的分析來對(duì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的可能性進(jìn)行評(píng)估，然后依照評(píng)估結(jié)果對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源和其可能產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析，并計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)的概率值;(3)風(fēng)險(xiǎn)管理。即對(duì)現(xiàn)存或可能存在的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行相關(guān)的量化估計(jì)分析，然后建立一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)模型，并以此和實(shí)際情況制定風(fēng)險(xiǎn)決策;(4)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。即巖土工程可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行相關(guān)評(píng)價(jià)，并把風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)過程和風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)行有機(jī)的連接;(5)風(fēng)險(xiǎn)決策。即對(duì)巖體工程的現(xiàn)存風(fēng)險(xiǎn)是接受還是規(guī)避進(jìn)行選擇，這個(gè)選擇是依據(jù)每一種決策方案的風(fēng)險(xiǎn)、效益和成本來定的，是依據(jù)對(duì)每一個(gè)決策成本核算、政治環(huán)境以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境的評(píng)估來定的。只有充分了解巖土工程的相關(guān)理論和管理理念才能對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效的分析應(yīng)用。

2 巖土工程的風(fēng)險(xiǎn)分析方法

長期以來我們處理巖土工程的風(fēng)險(xiǎn)問題大都采用傳統(tǒng)的定值論的方法，即通過對(duì)安全系數(shù)的研究來表示風(fēng)險(xiǎn)程度。一般都認(rèn)為只要采取適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)就可以保證巖土工程的安全建設(shè)，這在一定程度上雖然也是一種處理風(fēng)險(xiǎn)問題方法，但是盡管其有豐富的經(jīng)驗(yàn)也是有局限性的，傳統(tǒng)的方法在現(xiàn)代是不完備的，最基本的就是其無法提供說明工程可靠性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。在這里的可靠性其實(shí)就是指系統(tǒng)在預(yù)定條件和預(yù)定時(shí)間下完成給定工作的概率。以此也可以看出來可靠性在系統(tǒng)工程中的重要性，它對(duì)系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)有著直接的影響，甚至可以說影響著整個(gè)系統(tǒng)工程的成敗。

其實(shí)對(duì)于一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程來說，其一般存在很多的子系統(tǒng)或是原件可以相互進(jìn)行組合聯(lián)系，當(dāng)然其中每一個(gè)組合的效果都會(huì)直接影響系統(tǒng)工程。風(fēng)險(xiǎn)分析的目的就在于對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行可靠性的估計(jì)，同時(shí)對(duì)其在構(gòu)成系統(tǒng)可靠性中所起的作用進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)價(jià)，這樣才能有效的對(duì)工程薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，從而提高整個(gè)系統(tǒng)工程的可靠性。當(dāng)然對(duì)于巖土工程來說也是如此，在對(duì)其進(jìn)行分析時(shí)要把它當(dāng)做一個(gè)大系統(tǒng)，并對(duì)其進(jìn)行分解，然后進(jìn)行常規(guī)分析。當(dāng)然最后由分析而設(shè)計(jì)出來的決策必須要控制其風(fēng)險(xiǎn)性，要把風(fēng)險(xiǎn)控制在可受范圍內(nèi)，這也是風(fēng)險(xiǎn)分析的重要部分。等等這些的最終目標(biāo)都是盡量降低巖土工程風(fēng)險(xiǎn)，即使可能達(dá)到極限狀態(tài)的概率足夠的小，也稱為概率極小狀態(tài)設(shè)計(jì)。

3 巖土工程基于風(fēng)險(xiǎn)分析的設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1 邊坡極限狀態(tài)的描述

一般來說邊坡的破壞機(jī)理是基本一致的，但是其破壞的判斷量數(shù)值是不同的，有一定的差異，對(duì)于這些差異就需要相應(yīng)的調(diào)查研究。其實(shí)不同種類的巖土體對(duì)不同的位移變形承受能力都存在一定的范圍，范圍過大就會(huì)對(duì)巖土體造成一定的破壞。巖土工程中深基坑開挖后地表以及邊坡體都有可能發(fā)生不同程度的位移和變形，所以要重視對(duì)其的研究。

3.2 裂隙巖體隨機(jī)滲透和多場合耦合

在巖土工程建設(shè)過程中，水頭變異和方差減小一般都是由滲透層的變化引起的，這時(shí)水頭的相關(guān)距離也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。這里就涉及到了滲透系數(shù)，一般來說滲透系數(shù)是服從于對(duì)數(shù)正態(tài)分布的，其變化會(huì)直接導(dǎo)致邊坡可靠性指標(biāo)以及下游邊坡上孔隙水壓力的變化。另外滲透系數(shù)對(duì)可靠性指標(biāo)和安全系數(shù)的影響還不清晰，所以就很難進(jìn)行相關(guān)的判斷。所以對(duì)多場合耦合的風(fēng)險(xiǎn)分析進(jìn)行考慮有很大的困難，也可以說是不現(xiàn)實(shí)的，其中也包括對(duì)模型本身以及機(jī)理的研究，對(duì)這些進(jìn)行研究都是極為困難的。

3.3 地下工程風(fēng)險(xiǎn)

地下工程一般都具有模糊性和不穩(wěn)定性，這樣就限制了工程人員對(duì)地下工程特性及穩(wěn)定狀況的準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)，從而造成風(fēng)險(xiǎn)的出現(xiàn)。這樣在工程很多方面都提高了要求，也都要求更可靠的地下工程分析結(jié)果。巖土工程在地下工程風(fēng)險(xiǎn)分析應(yīng)用主要為依賴規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)工程以及研究潛在風(fēng)險(xiǎn)兩個(gè)方面。在這兩個(gè)方面中每個(gè)都非常重要，要進(jìn)行系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)分析就需要對(duì)這兩個(gè)方面進(jìn)行分析。巖土工程和其他工程有很大的差異性，所以不能簡單的把通用的可靠性風(fēng)險(xiǎn)分析方法移植到工程中，必須對(duì)巖土工程的實(shí)際環(huán)境來對(duì)工程風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行科學(xué)的分析和應(yīng)用。

4 巖土工程風(fēng)險(xiǎn)分析中還未解決的問題

巖土工程風(fēng)險(xiǎn)分析尚未解決的問題一般都是在工程中新出現(xiàn)的一些問題，這些問題往往具有綜合性，其問題主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面:(1)對(duì)不確定性因素的合理描述較為困難。怎樣把工程背景有效的結(jié)合到工程設(shè)計(jì)中去，怎樣更高效的進(jìn)行工程的管理工作，這些都是常見的問題，在這些問題的背后可以發(fā)現(xiàn)問題產(chǎn)生原因就是理論的缺乏。所以利用有限的樣本所提供的信息，通過風(fēng)險(xiǎn)理論來建立一個(gè)完整的風(fēng)險(xiǎn)分析協(xié)調(diào)還未實(shí)現(xiàn)，怎樣建立一個(gè)完整的風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)就是最大的問題;(2)對(duì)實(shí)際工程的臨界情況分析不足。這主要表現(xiàn)在沒有建立一個(gè)正確的失效模式模型，因?yàn)閹r土工程是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，變量比較多，而且還是非線性的，所以沒有一個(gè)失效機(jī)制就很難獲得失效機(jī)理，也就無法研究出適于巖土工程風(fēng)險(xiǎn)分析的有限元算法;(3)對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用不足。這主要表現(xiàn)在工程設(shè)計(jì)和建設(shè)以及完工監(jiān)測(cè)沒有很好的對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行有效的利用。單一的依靠一般方法而不運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)顯然就很難在可靠性的評(píng)估中進(jìn)行粗糙集技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘、融合信息等不確定計(jì)算，這樣就會(huì)對(duì)最終的計(jì)算結(jié)果造成一定的影響。

5 巖土工程風(fēng)險(xiǎn)分析與應(yīng)用展望

長期以來，人們對(duì)風(fēng)險(xiǎn)分析和應(yīng)用存在很多的偏見和顧慮，在巖土工程中也是如此。其中由于巖土工程具有的不確定性因素較多、模型誤差大、量測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有限的特點(diǎn)，如果不進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析對(duì)整個(gè)工程來說是非常危險(xiǎn)的。巖土工程師認(rèn)識(shí)如果從概率現(xiàn)象入手，研究的結(jié)果和相應(yīng)的評(píng)價(jià)也就必須以概率的形式進(jìn)行。經(jīng)實(shí)踐證明，通過各種不確定性研究方法，利用定量風(fēng)險(xiǎn)分析法來為最終的決策提供依據(jù)是很方便的，這些可以在很大程度上給決策者提供輔助評(píng)價(jià)信息，幫助實(shí)現(xiàn)決策的科學(xué)化。

通過風(fēng)險(xiǎn)分析可以認(rèn)識(shí)更多在工程中出現(xiàn)的異?；蚴遣黄谕氖录硗馔ㄟ^風(fēng)險(xiǎn)分析也可以對(duì)事件出現(xiàn)的概率和相應(yīng)后果進(jìn)行科學(xué)的評(píng)估。一個(gè)完整的風(fēng)險(xiǎn)分析就是對(duì)工程系統(tǒng)可能響應(yīng)的事件進(jìn)行全面的估計(jì)，并對(duì)相應(yīng)結(jié)果進(jìn)行評(píng)定。其反映了對(duì)巖土工程設(shè)計(jì)的綜合性要求，同時(shí)還可以表現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)與安全的統(tǒng)一，所以有較好的發(fā)展前景。

6 結(jié)束語

巖土工程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和應(yīng)用是基于對(duì)工程施工條件和巖土工程的了解上進(jìn)行的，要得出有效的結(jié)果就需要對(duì)不確定因素和確定因素進(jìn)行全面的整合，必須結(jié)合一定的工程施工標(biāo)準(zhǔn)來得出相應(yīng)的結(jié)論。巖土工程風(fēng)險(xiǎn)分析可以對(duì)巖土工程建設(shè)起到一定的參考作用，但是現(xiàn)在仍然存在一些難以解決的風(fēng)險(xiǎn)問題，這就需要我們要加大對(duì)其的研究。

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