岩土设计中可靠性的分析

岩土设计中可靠性的分析

孙晓敏

河南省明嘉建设工程有限公司

摘要：随着经济的飞速发展和科技水平的不断提升，岩土工程建设也取得了显著的进步，并推动了经济的发展。在进行土木工程建设时，需要运用正确的理论方法来进行分析。但岩土工程却有着很多不确定性因素，传统上依据固定安全系数的方法已经难以满足发展的需要。岩土材料的不确定性问题日益凸显了出来，这就导致了在工程设计和建设中，会产生各种难以把握的问题。面对这样潜在的危险，在岩土工程中应用可靠性分析就会有重要的现实意义。

关键词：岩土设计；可靠性；分析

1.我国岩土项目可靠性理论以及特点

岩土项目的可靠性本来的概念指的是一个人可不可以遵循信义，又或是人们从主观上判断物体是否真实的一种行为，可靠性定义没有办法进行测度，较为的模糊。第二次世界大战时期，为了使得使用军事器材的效率得到提升，军事专家必须对器材有着一个准确的定位以及认识，所以，出现了采取统计学措施以及概率论措施来研究以及分析设备元件可靠性的行为。世界大战发生以后，人们逐步了解到对可靠性进行分析的关键性，所以开始对于可靠性开展研究工作，进而建立了一种新的学科，即为可靠性工程学。20世纪中期之时，可靠性工程学开始在土木工程行业中运用，进而开始了岩土项目分析设计规划的新时代。

1.1极限状态的概念

在结构的设计当中极限状态有着两个类型，也就是正常使用之下的极限状态以及承载能力之下的极限状态。地基项目属于岩土项目当中基础的部分，对于结构的设计不但包含整体发生失衡时狭义上承载能力的极限状态并且还包含了部分的变形、局部的损坏以及岩土的移动等造成的结构坏损的状况下导致的承载水平的极限状态。

1.2土性性能指标相关性

相关性属于对岩土高低性能进行描述的关键参考因素，有着很多的方面：相同指标本身的相关性，不同的指标的相关性，不同的随机场之间随机变量相关性以及相同随机场之中不同的随机变量相关性。岩土性能相关性的描述之上，对随机变量中的一个土性概率的特性参数进行计算，其方差与均值还有自相关的函数。

2.岩土工程的可靠度分析

在地基设计阶段，由于设计防线采用的是概率理论形式，在极限状态下，要对设计方式进行优化分析，明确技术类型和应用指标。岩土工程可靠度分析对工程实践有关键性的影响，需要结合岩土工程的自身特点，对工程可靠度进行有效的评价和分析，实现地基基础设计的全面性。在沉降设计阶段，由于地基需要满足极限状态下的承载力，因此需要对变形沉降量设计趋势进行有效的分析，在现有设计基础上对其进行验算。建筑区域如果是在比较深厚的黏土地基基础上，必须对沉降量和差异系数进行设计和分析。软土地基的部分工程都是由建筑物沉降引起的，受到沉降机制的影响，要合理设计应用方案，达到解决工程成本的目的。

3.我国岩土项目可靠性施工技术的应用状况

3.1地基的处理

在对于许多国家成熟的地基处理措施开展研究以及运用之后，我国也建立了与我国国土情况相符合的岩土项目施工技术，自从对我国自己开发如此多的地基处理技术进行应用之后，不但在资源方面得到了非常大程度的节约、使得项目的成本降低，还使得污染减少，使得城市环境品质提升，并且形成地基的复合桩土应力要更为的完美；在研究分析复合地基以及桩基以后，我国研制了钢筋混凝土的疏桩复合型地基，这属于处在两者中间的一种新型的地基基础样式，这能够使得桩基之间的承载能力充分发挥出来，依靠土与桩来承担建筑整体的重量，使得地面由于承重太高地面出现下沉的现象能够减少。

3.2基础项目施工的技术

后压浆桩的技术研发之后。此技术和以往的前压桩型灌浆技术比较有很大区别，它是对早已成型的桩再灌浆加固的先进的技术。此项技术能够有效的使得桩抗压力增强，使得桩基下沉量能够减少；岩土项目施工过程中设置混凝土的预制桩同样有比较大的技巧，必须更加的重视施工区域的环境上的优势，一定情况下采取预钻孔法能够有着优良的施工成效，这项措施在相当多有着宽阔场地的项目中都能利用到。

4.可靠性分析的主要方法

4.1一次二阶矩法

影响岩土工程结构可靠性的因素有很多，而且还很复杂。很多因素都还没被深入研究透彻，不能精准的确定变量的概率分布情况，只有随机变量的均值和方差着两个阶矩能够得出。因此只能近似的计算出可靠性指标，从而估测结构的可靠性。

4.2当量正态化法

在对岩土工程进行可靠性分析时，经常会出现基本变量不按照正态分布的现象，这时一般就会运用当量正态化法（即JC法），把非正态的当量化，或者是将其转变为正态的变量。这种方法广泛应用于随机变量出现任意分布的情况，具有易于理解、准确度高的优点，而且还能满足于实际的需要。

4.3蒙特卡罗模拟法

蒙特卡罗模拟法又可以叫作随机抽样法或者是统计试验法，这是计算岩土结构可靠性的一种比较精准的方法。从概率的概念可以知道，要想得知某个事件发生的概率，就要通过大量的实验，根据该事件出现的频率进行估算。因此人们可从影响岩土工程可靠性的随机变量中随机抽取样本，然后再把这些抽取的数值代入相关计算公式，运用大量的反复实验，从而确定岩土工程结构的可靠性。随着计算机技术不断的进步，这种方法计算的速度大大的提升了，从而使这种方法广泛的应用到了岩土工程中。

5.可靠性分析在岩土工程中的应用

5.1土坡稳定的分析

土坡稳定问题是岩土工程中最主要的问题。虽然对土坡稳定性计算的方法已经有了很多研究，而且计算方法也已经非常纯熟了，但在实际的工程建设时，还是会经常发生土坡不稳的安全事故。虽然计算已经非常精确，但在设计时没有充分注意到各种随机因素的变化。如果运用传统方式是不能得出土坡的安全储备数量，也不能估测出潜在的可能会失败的概率。近些年来，随着可靠性分析的应用，对土坡稳定性的研究又有了新的进步，例如响应面法、运动单元法等，确定了两个潜在滑动面接连发生破坏的概率，以及发生破坏时滑动面以上部位向周围扩展的概率，从而得出不稳定区的规模和土坡的局部安全系数等。

5.2地基稳定性的分析

地基的稳定性保障了工程建筑物的安全。在计算地基的可靠性指标和发生失败的概率时，应该连同整个建筑物共同的进行整体考虑。我国现在的地基设计一般都是使用地基容许承载力，这是一种在规定界限内的承载力。只要在数值范围以内，就不会出现地基整体不稳的极限情况。这从某种意义上说，也符合概率极限状态的设计原则，可以应用可靠性分析方法。

5.3地基变形的分析

在保证地基容许承载力在规定范围内时，建筑物的基础或岩土结构物如果超出正常使用或耐久性能失效，就会发生地基变形，比如沉降、沉陷及水平位移；如果变形过大，还会使建筑物出现裂缝，影响其外观，甚至是难以使用。

6.结束语

综上所述，对于岩土工程，岩土工程可靠性设计至关重要，岩土工程的复杂程度比较高，在进行岩土设计过程中，首先需要对其可靠性进行详细分析，而可靠性计算分析的办法有很多种，因此，还应该结合实际情况选择适宜的可靠性分析办法，对土体的作用力进行计算分析，并以此为依据进行岩土工程设计，这样能够有效提升岩土设计水平。

参考文献

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