建筑邊坡支護設計可靠性的分析

魏世賢WEI Shi-xian

（西南有色昆明勘測設計（院）股份有限公司，昆明650217）

0 引言

建筑邊坡支護設計可靠性分析是在上個世紀60年代末提出的，它是評價邊坡工程狀態(tài)的一種新方式。能如實反映邊坡巖體的性質、地下水、計算機模型等的不確定性，它和傳統(tǒng)的確定性理論相比，能對邊坡工程的實際狀況，解釋確定性理論無法解決的工程問題，邊坡工程可靠性分析之所以取得長足發(fā)展，是由于工程設計和分析中不可避免會涉及到大量的不確定因素，不管是巖體的性質，還是破壞機理等等都會引發(fā)建筑物失穩(wěn)。尤其是隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，邊坡工程逐步的復雜化和大型化，人們可能會遇到各種裸露的巖土、鐵路邊坡、壩體邊坡等等，綜合考慮到巖土工程的不確定因素以及評價邊坡工程的安全程度，需要使用可靠度分析的方式，重點探討建筑邊坡支護設計可靠性的影響因素。

1 建筑邊坡支護設計可靠性分析的必要性

建筑物的切坡、水庫的暗坡、隧洞進出口邊坡等等都和邊坡穩(wěn)定性有關。邊坡失穩(wěn)不僅會影響工程進度和施工質量，而且也會造成人員傷亡。因此，不管是在土木工程建設還是水利水電施工，都應該將邊坡穩(wěn)定性放在首要位置。雖然在一定范圍內，我國科學信息技術取得了一定的進步，但是對邊坡工程穩(wěn)定性分析和處理技術的研究仍是較為薄弱的，實踐遠遠的超過理論。因此，在進行邊坡支護設計可靠性分析時，應該采取有效方式，研究不同類型的邊坡穩(wěn)定性，才能采取有針對性的防范方式?，F(xiàn)階段建筑邊坡支護設計應該考慮到自身的承載能力，使用現(xiàn)有的資源，然而強度不高，巖體由于結構面切割會出現(xiàn)不勻質和各項異性。伴隨著現(xiàn)代施工技術的發(fā)展，電子信息技術廣泛使用，先進的施工機具檢測儀器日趨完善。在進行復雜巖土工程問題探究時，可以借助信息化技術建立完善的系統(tǒng)研究工作，融入力學、地質學等等，將工程研究問題落實到實處，邊坡工程設計專業(yè)非常廣泛，在進行穩(wěn)定性分析時不可能面面俱到，此時，必須要重點掌握研究的重點內容，不能雜亂無章，有機結合邊坡工程的相關內容，這也是巖土工程的靈魂。由于邊坡支護設計可靠性分析，它是多學科知識以及工程實踐經驗的積累，要考慮到巖土條件差異，掌握各類學科知識內容，加大人員的技術探究。因此，對建筑邊坡支護設計可靠性分析具有至關重要的現(xiàn)實意義，也為從事工程研究的技術人員提供必需的基礎支撐。

2 邊坡支護設計可靠性分析的現(xiàn)狀

我國幅員遼闊，山體眾多，山區(qū)自然災害的發(fā)生和邊坡有著密切聯(lián)系。例如：崩塌、滑坡、泥石流等等，嚴重威脅人們的生命財產安全。常見的邊坡工程有自然邊坡、人工邊坡、以及土質邊坡等等，它是根據(jù)不同的性質進行劃分的。而建筑邊坡支護設計可靠性起源于上個世紀60年代，它對巖土性質不確定性進行分析。原則上，在進行工程可靠性方法探究時，能夠解決常見的巖土工程問題，主要包括對巖土工程結構物的設計和優(yōu)化，巖土結構物的性狀預測需要分析建筑物地基的孔隙、水壓、固結特點、水平位移等等。在進行地質勘探資料統(tǒng)計分析時，還可以使用概率地質剖面模擬以及各種參數(shù)概率，分析表達的方式，建立數(shù)學模型，及時地對數(shù)據(jù)資料進行檢驗修正和更新。尤其是在經濟的推動之下，我國高層超高層建筑拔地而起，在有關建筑邊坡支護設計可靠性研究時，國內相關文獻迅速發(fā)展。不管是山體邊坡，還是鐵路礦山邊坡等等，都以邊坡可靠性分析與經濟評價作為主要內容。在研究初期，多采用正態(tài)分布的方式?？陀^來講，邊坡工程可靠性分析仍處于理論研究階段，需要建立完善的設計和分析規(guī)范，評價可靠性分析的確定性元素。然而，絕大多數(shù)的設計人員對巖土不確定性的認識不足。再加上分析方法較為復雜，嚴重影響了建筑邊坡支護設計可靠性的推廣，大大地降低該方式的經濟性。然而，邊坡工程可靠性分析了方向卻是正確的，能真實地反映出客觀和人為的不確定因素，逐步用于工程實踐。

3 邊坡支護可靠性的影響因素分析

現(xiàn)階段，在進行建筑邊坡支護設計可靠性分析時，要重點分析以下幾個方面的影響因素：第一，地質構造。地質構造，它和邊坡地段的巖層、斷層、裂縫發(fā)育程度以及新構造運動特點有著密切聯(lián)系，在區(qū)域構造復雜、褶皺較為強烈的區(qū)域，會發(fā)生大面積的滑坡崩塌等。第二，巖石類型，由于巖石類型不同，這就導致物質它的力學性質存在著較大的差異。堅硬的巖石可以形成高邊坡，不會發(fā)生大面積的滑坡災害，而軟弱巖石不會形成高邊坡，即使能夠形成高邊坡，它的穩(wěn)定性較差，會發(fā)生順層滑動。第三，風化程度。風化程度也是影響邊坡變形和穩(wěn)定性的又一因素，需要根據(jù)野外觀察以及室內實驗進行分析。通常情況下，影響風化的速度的原因，有以下兩個層面：一方面，會受到邊坡坡向和地層向的影響，絕大部分的建筑物，它的邊坡坡向和地層的傾向是不同的，如果發(fā)生大量的降雨，雨水下滲量少，導致邊坡整體分化程度較低。另一方面，也會受到巖性的影響，不同巖石的風化速度是不同的，也就意味著，他們分化的程度也不相同，加上各種因素的相互影響，和相互作用，邊坡發(fā)生嚴重的變形破壞。尤其是軟質巖類的巖石，邊坡和硬之類的巖石相比，邊坡變形破壞的可能性較大，速度較快，容易發(fā)生失穩(wěn)。第四，巖層產狀。巖層產狀對邊坡空間幾何關系的影響也是十分顯著的，巖層傾向和邊坡坡向相反時，邊坡較為穩(wěn)定，如果發(fā)生偏差則邊坡的安全性大大削弱。邊坡不穩(wěn)定破壞的方式主要有大塊崩落和崩塌，如果巖石的巖性較為松軟，邊坡不穩(wěn)定，破壞方式則是小塊散落。如果巖石力學性質較弱，這時邊坡容易發(fā)生整體滑坡，給工程治理造成極大的困難。第五，植被。植被，它的類型和覆蓋率對建筑物邊坡支護設計也有著一定的影響，也就意味著，植被覆蓋率越高，尤其是根系較為發(fā)達的喬木，越有利于表層風化層土壤固定，有效抑制泥石流的發(fā)生，全面提高邊坡工程的安全性能。反之，如果破滅植被，它的覆蓋率越低，這時會發(fā)生破滅泥石流，導致邊坡安全性下降。除此之外，也會受到周邊環(huán)境的影響、支護措施的選取、地下水的影響等因素，如果過量的水流沖刷巖坡，會出現(xiàn)臨空面，導致巖體失去支撐，誘發(fā)邊坡失穩(wěn)。同時，也會受到邊坡形態(tài)的影響，邊坡形態(tài)通常是指高度、平面形狀、周圍的臨空條件等等，如果坡高越大，坡度越陡，穩(wěn)定性越是不足[1]。

4 建筑邊坡支護設計存在的問題

4.1 設計前期的準備工作不充足

在城市建筑工程不斷擴大的今天，邊坡支護設計逐漸受到越來越多的重視，巖土工程支護技術存在著或多或少的問題。為了保證支護工程的穩(wěn)定性和安全性，需要對存在的問題進行分析。在具體的建筑邊坡支護設計過程中，人員準備不夠充分。沒有熟悉施工圖紙，也沒有進行施工圖紙會審工作，忽視圖紙信息的完整性、不符合國家相關工程的規(guī)范、可能忽視施工圖紙以及各部分之間的坐標、標高等等，也沒有做好工程的技術交底和安全交底工作，忽視了圍擋周邊管網建筑基礎情況的摸排[2]。

4.2 施工和設計差異較大

在實際的支護工程建設之前，一般需要對支護工程進行全方位的規(guī)劃設計，然而在實際操作過程中實際施工和設計相脫離，導致水泥土支護強度不夠出現(xiàn)裂縫，嚴重影響工程建設質量。此外，絕大部分的施工建設企業(yè)過度追求利潤最大化，會在施工建設中偷工減料，強制施工，頻繁出現(xiàn)質量問題。絕大部分的設計人員在設計過程中方案受到傳統(tǒng)設計模式的影響，沒有對空間問題進行有效處理，沿用傳統(tǒng)平面應變問題的模型，導致施工難以進行[3]。

4.3 缺乏有效的邊坡工程災害預防設計

邊坡工程災害預防設計貫穿在整個工程建設的生命周期邊坡工程，由于設計不當，再加上外界因素的干擾，例如：暴雨、洪水、地震等等，也可能是由于人為的施工爆破、新的邊坡工程建設、地基降水作用等等，會威脅到工程的使用年限[4]。

5 建筑邊坡支護設計的具體途徑

5.1 創(chuàng)新設計理念

在今后建筑邊坡支護設計可靠性分析時，需要以工程建設質量監(jiān)管安全建設為主，逐漸的形成施工監(jiān)測，要以施工監(jiān)測為導向，建立完善的信息反饋體系，改變傳統(tǒng)的設計理念。在進行建筑邊坡支護設計時，可以通過信息采集系統(tǒng)，將其設置在加固結構體系和相互作用的巖土體中，能有效地獲得加固結構變形、加固結構內力、巖土體變形等相關重要信息。

5.2 使用新型的設計方法

目前，在高層建筑結構的推動之下，新的支護方式不斷出現(xiàn)，它可以有效使用到實際的工程建設中，不管是鋼板樁，還是連續(xù)墻等等，都需要和新型的機構計算方法進行聯(lián)系。由于邊坡工程復雜性較高，在進行建筑邊坡支護設計，可靠性分析時，應該使用多元化方式融入計算機信息技術，建立完善的集成式智能評價體系。

5.3 加大建筑邊坡支護的技術研究

當下，加大支護技術科研研究工作，這對提高建筑邊坡支護技術有著重要的推動作用，需要考慮到實驗數(shù)據(jù)準確性對科研質量產生的影響，加大基坑支護結構變形、內力檢測等等，還要總結不同地質條件、水文條件下的施工工藝，全面提高基坑支護的設計質量。

6 結語

建筑邊坡支護涉及到的專業(yè)眾多，如地質學、工程學等等，需要深入探究它們彼此之間的內在聯(lián)系，這樣才能更好地了解邊坡工程問題，使得邊坡治理技術更加的完善。