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1邊坡巖土工程的不確定性概述
1.1巖土工程的不確定性
由于長期地質作用的影響,使得巖土層的結構本身具備高度的不均勻性、不穩定性和各向異性,屬于物理學中的非線性問題,這些都導致巖土工程的施工存在較大的不確定性。例如,實驗室給出的巖土判斷標準沒有統一的、規范的知識判定體系,在加上巖土在不同受力作用下的呈現形式不同,這就導致施工人員所知的巖土評估標準同施工現場的巖土情況有著較大的區別從而造成施工過程中不確定性。
目前,在邊坡巖土工程施工中,影響工程不確定性的因素主要包括三個方面,具體表現為:
(1)人為方面。
通常情況下,建設單位在開工前,需要先進行多個施工方案的設計,而后選擇其中最為合適的一個進行施工。而在決策過程中,決策人員的思維方式、知識水平、專業素養、職業道德以及價值觀、工作經驗等因素,都會對方案選擇造成極大的影響。尤其是在平衡方案的力學質量和經濟價值方面,容易選擇出截然不同的方案,造成巖土工程施工的不確定性。
(2)參數方面。
在邊坡巖土工程中,巖土參數是工程施工的主要力學指標,但由于巖土層受到時間和空間等客觀因素的影響,容易出現時間變異性和空間變異性,使得不同階段、不同區域中參數的差異性,造成勘察結果同實際施工時參數的不統一,從而影響到巖土工程的實際施工進度和質量。例如,在進行巖土勘察時,由于土樣保存方式、時間等的影響,使得巖土體出現空間變異性,雖然大部分勘察人員在最后編制報告結果時會利用相應的統計方法將巖土離散性和空間變異性的影響降低到最小,但得出的巖土參數仍然只能算理論參考值,而不是一個準確的數據。
(3)模型方面。
在進行邊坡巖土工程的前期評價分析時,會構建多個模型進行施工場地巖土體的模擬,以便設計人員了解和掌握實際巖土體的相關特征。而后模型的不唯一性,也導致不同模型之間存在程度不一的差異性,導致對巖土工程的分析和設計也隨之出現諸多的不確定性,影響到實際的施工質量和安全。
2邊坡巖土工程不確定性的解決對策
針對當前邊坡巖土工程中存在的不確定性問題,在今后的設計施工中,建設單位可以通過采取以下幾個方面的措施盡可能的消除巖土不確定性對施工造成的影響。具體措施包括:
2.1優化經驗設計質量
在邊坡巖土工程的設計過程中,設計人員的實踐經驗具有較為重要的影響作用,這主要是因為巖土工程當中的許多因素不能通過當前的科技設備進行明確、充分的分析和確定,只能通過設計人員的經驗根據勘察結果進行較為客觀的判斷和預測。因此,在實際邊坡巖土工程的設計過程中,必須要重視設計人員的經驗作用,并組織多名實踐經驗豐富的設計人員共同完成施工設計,通過人員間的相互協作、相互補充加強經驗設計方案的質量優化,從而盡量消除人為造成的設計不確定性。
2.2選擇恰當的計算方法進行模型構建
邊坡巖土工程的模型構建在性能、結構等方面的要求復雜,涉及領域較多,因此,在進行實際構建時必須加強對數值計算方法的合理選擇,充分分析和考慮不同計算方法的優缺點,結合巖土模型的實際需要,決定單用或聯用這些計算方法,從而最大限度降低因計算方法造成的參數不確定性。目前,在邊坡巖土模式構建過程中,常用的數值計算方法包括有:通用條分法、有限差分法、有限單元法、離散元法、邊界元法、極限分析法、流形元法、半解析法、滑移線法、非連續變形分析法以及拉格朗日元法等。
2.3提高安全系數設計
安全系數一直都是邊坡巖土工程設計中的重要指標之一,也是對巖土參數以及模型計算造成的不確定性問題的有效處理對策之一。但由于受到數據統計、技術水平、人員水平以及實際環境等方面的限制,導致在實際施工操作中會出現一定的安全偏差。因此,設計人員在進行邊坡巖土工程設計時,必須要充分、全面的匯總和統計相應的資料信息,并對施工過程中可能遇到了的安全情況進行充分、綜合的考慮,從而有效提高安全設計的質量和水平。
2.4加強動態設計施工
由于巖土體受時間變異性和空間變異性的影響,在性質、結構、受力等方面均是一個隨時變化的狀態,因此,在進行模型構建和實際施工時,可以采用當前新興起的動態設計施工方法,提高邊坡巖土工程在設計、施工過程中的彈性,并預留出足夠的空間以方便實時修改,增強工程設計施工過程中的應變能力以及對突發狀況的處理能力,在施工過程中根據實際巖土體狀態隨時調整施工設計方案,從而將施工現場與設計圖紙完美結合,增強施工設計的實效性和可行性。同時,建設單位還必須加強對施工現場的監督管理,制定明確、規范的動態施工標準和制度要求,以防止出現對設計圖紙隨意更改的問題。
2.5加強先進科技的運用
在邊坡巖土工程的設計施工過程中,建設單位要加大對其的科技投入,積極引進行業內先進的設備和技術,不斷提高在巖土勘察、設計、施工等階段的科學性、準確度和安全性,強化數字化、信息化、智能化等計算機技術在邊坡巖土工程中的運用,從而盡量消除邊坡巖土工程中不確定性問題的影響因素,提高巖土工程設計施工的安全性和可靠性。
3結語
邊坡巖土工程受到巖土體性質、結構以及環境條件三個方面的共同作用,導致工程在建造施工階段存在較大的不確定性。因此,建設單位在實際施工過程中,必須從勘察、設計、施工、應用等全過程中對不確定性進行綜合考慮和計算,從而有效減少巖土不確定性對建筑施工造成的干擾和影響,提高建筑工程施工的質量性和安全性。
作者:譚永祥 單位:中國有色金屬工業西安勘察設計研究院