關(guān)于巖土工程風(fēng)險(xiǎn)分析及工程中應(yīng)用研究

樊中武

巖土工程在施工中面臨著地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖石結(jié)構(gòu)等不可控因素，還包括人為因素等不確定的因素，建設(shè)過(guò)程中會(huì)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。這里的風(fēng)險(xiǎn)主要指的是巖土工程沒(méi)有按照規(guī)定的工期完成相應(yīng)的工作量的一種概率[1]。當(dāng)前在工程風(fēng)險(xiǎn)分析理論中，可靠度風(fēng)險(xiǎn)理論是一種常用的理論，被廣泛用在工程建設(shè)、區(qū)域規(guī)劃等項(xiàng)目中。因此要確保施工安全，就有必要在施工之前對(duì)施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，做出針對(duì)性的預(yù)防措施，減少工程施工中的風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)就是一項(xiàng)針對(duì)工程風(fēng)險(xiǎn)分析的系統(tǒng)化的理論，對(duì)于工程風(fēng)險(xiǎn)分析，保障施工安全和效率有著重要作用。

一、巖土工程概述

巖土工程是綜合地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)、土力學(xué)的一種土木工程建設(shè)方法，它的研究方向是巖體與土體，具體涉及到土方邊坡、地下工程和地基等。與一般工程不同，巖土工程需要考慮到復(fù)雜的地質(zhì)條件和地下條件，這主要是有巖土的復(fù)雜性決定的[2]。具體說(shuō)來(lái)，沿途材料經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)作用，性質(zhì)上具有不確定和不穩(wěn)定的特點(diǎn)；同時(shí)他的不穩(wěn)定性還表現(xiàn)在力學(xué)方面的非線性?？偟膩?lái)說(shuō)，巖土工程的不確定性主要有以下幾點(diǎn)：一是巖土工程的判定理論不統(tǒng)一，二是不同環(huán)境下的巖土評(píng)判指標(biāo)不一致，三是巖土工程受力荷載情況難以測(cè)量。

巖土體的不確定性主要是由地質(zhì)原因造成的，巖土體的形成經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的地質(zhì)作用，在分布上不均勻，這就造成了建設(shè)過(guò)程中存在著很多不確定性因素。同時(shí)，在對(duì)巖土體進(jìn)行相關(guān)測(cè)量過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，也導(dǎo)致了不確定性。此外，由于巖土工程受力荷載的大小和分布情況復(fù)雜，測(cè)量難度大。在對(duì)巖土工程進(jìn)行測(cè)量評(píng)估時(shí)，測(cè)量評(píng)價(jià)的指標(biāo)過(guò)少，對(duì)真實(shí)的巖土環(huán)境不能真實(shí)模擬，導(dǎo)致在辨識(shí)一些可能存在的風(fēng)險(xiǎn)上效率不高。

二、巖土工程風(fēng)險(xiǎn)分析相關(guān)指標(biāo)

（一）巖土工程設(shè)計(jì)參數(shù)

設(shè)計(jì)參數(shù)就是在工程施工之前工程使用單位對(duì)工程的整體要求，施工單位根據(jù)要求作出的總體設(shè)計(jì)規(guī)劃。在巖土工程的風(fēng)險(xiǎn)分析過(guò)程中，設(shè)計(jì)參數(shù)是一個(gè)重要的分析指標(biāo)，通過(guò)對(duì)相關(guān)參數(shù)的檢驗(yàn)，可以有效檢驗(yàn)出工程是否符合建筑要求，是否存在風(fēng)險(xiǎn)因素[3]。巖土工程設(shè)計(jì)參數(shù)檢驗(yàn)主要是通過(guò)擬合度檢驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的，擬合度檢驗(yàn)是通過(guò)設(shè)定規(guī)定范圍內(nèi)的變量，以此為基礎(chǔ)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)的準(zhǔn)確性。

（二）巖土工程安全參數(shù)

所謂巖土工程的安全參數(shù)，就是指巖土工程施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)一些可能存在的不確定因素的能力。由上文的分析可以得知，巖土工程存在著諸多不確定因素，既有巖土體本身的因素，也有評(píng)價(jià)分析體系不健全造成的。因而在施工過(guò)程中，既會(huì)受到巖土體特征的影響，也會(huì)受到外部條件的影響。這就有必要建立一套安全防護(hù)措施，以防范因巖土體自身和評(píng)價(jià)分析體系不健全造成的安全威脅，減少工程中出現(xiàn)的安全事故，保障工程的安全性。

三、巖土工程風(fēng)險(xiǎn)分析方法

近年來(lái)，我國(guó)建筑行業(yè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，形成了自己的建筑施工評(píng)判體系。在巖土工程施工中，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素的分析傳統(tǒng)上采用的是定值論[4]。這種方法主要是采用安全系數(shù)的方法，即分析巖土工程中的安全系數(shù)，衡量工程施工中的安全性，這種方法取得了一定的成效。隨著施工難度的加大和施工技術(shù)要求的提高，這種方法逐漸不能滿足巖土工程風(fēng)險(xiǎn)分析的要求，因而有必要采取一種更加合適的風(fēng)險(xiǎn)分析方法。

（一）變異巖體量化風(fēng)險(xiǎn)分析法

3σ法則下的誤差傳播函數(shù)法主要是針對(duì)變異巖土體中存在的一些不確定因素進(jìn)行函數(shù)分析，通過(guò)函數(shù)模型可以較為真實(shí)地反映施工地的地質(zhì)水文狀況，有利于巖土工程的風(fēng)險(xiǎn)分析。

這種方法主要是針對(duì)巖土體中的一些復(fù)雜狀況作出分析，通過(guò)概率統(tǒng)計(jì)和空間結(jié)構(gòu)模型對(duì)巖體的變異情況進(jìn)行準(zhǔn)確的量化分析，從而判斷巖體中的風(fēng)險(xiǎn)因素，為工程施工提供依據(jù)。

（二）地下工程風(fēng)險(xiǎn)分析方法

地下工程以其施工位置的獨(dú)特性，往往在施工中存在著較大的困難，風(fēng)險(xiǎn)程度也比較大，不確定因素比較多。通過(guò)參數(shù)反演和模型識(shí)別等方法可以得出一些有用的數(shù)據(jù)，幫助判斷地下工程分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，減小地下工程的風(fēng)險(xiǎn)。有關(guān)研究人員提出以有限元研究巖土工程的特點(diǎn)，從而找出一個(gè)可靠度比較高的施工方式，這種方法的具體操作是以有限元節(jié)點(diǎn)信息當(dāng)作功能函數(shù)，當(dāng)輸入不同的參數(shù)時(shí)，計(jì)算工程在進(jìn)行錨固和沒(méi)有錨固的情況下的破壞率，以此推斷不同的風(fēng)險(xiǎn)。

四、巖土工程風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)方法

當(dāng)前，巖土工程的風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)方法一般有兩種類(lèi)型：一種是常規(guī)類(lèi)型，主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是以規(guī)范的、公認(rèn)的慣例；另一種是研究工程的潛在風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)盡可能地減少風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。這種方法主要是分析風(fēng)險(xiǎn)的可靠性，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的可控。巖土工程施工條件較為復(fù)雜，在具體的施工環(huán)境中還要以實(shí)際情況為基準(zhǔn)，不可以現(xiàn)有的分析方法進(jìn)行套用，綜合分析巖土體的本身狀況、力學(xué)特性，充分利用統(tǒng)計(jì)學(xué)和概率論等方法進(jìn)行不確定性分析。一般而言，風(fēng)險(xiǎn)分析方法包含以下步驟：一是廣泛搜集有用信息，確定工程中存在的不確定因素；二是對(duì)這些不確定因素進(jìn)行模擬，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)作出大致的評(píng)判；三是在此基礎(chǔ)上搜集信息，對(duì)參數(shù)進(jìn)行修正，做出決策。

五、巖土工程風(fēng)險(xiǎn)分析應(yīng)用

巖土工程的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)用是施工過(guò)程中有效規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、保證施工安全、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的施工舉措。在施工過(guò)程中的不確定因素較多，設(shè)計(jì)的模型與實(shí)際結(jié)果差距較大，針對(duì)實(shí)際工程的數(shù)據(jù)也有限，因此在風(fēng)險(xiǎn)分析中主要是以概率的形式出現(xiàn)，通過(guò)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)概率的分析，為工程施工提供決策指導(dǎo)。巖土工程風(fēng)險(xiǎn)分析是對(duì)工程中不期望出現(xiàn)的事故進(jìn)行分析評(píng)定，判斷這種事件出現(xiàn)的概率，分析它出現(xiàn)之后的結(jié)果，因而在風(fēng)險(xiǎn)分析之中考慮的風(fēng)險(xiǎn)因素必須全面。全面完整的風(fēng)險(xiǎn)分析應(yīng)綜合考慮工程中的自然因素、人為因素、社會(huì)因素、經(jīng)濟(jì)因素等方面的影響，并針對(duì)性的做好防范的措施。風(fēng)險(xiǎn)分析主要是針對(duì)工程的施工中可能出現(xiàn)的狀況做一預(yù)期，是工程設(shè)計(jì)要求的體現(xiàn)。

六、結(jié)語(yǔ)

巖土工程是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工程，在施工中面臨諸多的風(fēng)險(xiǎn)因素，要保證施工質(zhì)量就必須要對(duì)工程風(fēng)險(xiǎn)作分析。文章認(rèn)為，風(fēng)險(xiǎn)分析和不確定性分析在巖土風(fēng)險(xiǎn)工程分析中有著良好的互補(bǔ)性，可以有效增加風(fēng)險(xiǎn)分析的有效性，為巖土工程施工決策做依據(jù)。