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摘 要：随着我国经济的飞速发展,作为我国国民经济的支柱产业之一的建筑业,也发生着日新月异的变化.伴随着建筑业的快速发展,对于建筑物的安全性的要求也越来越高.而岩土工程作为建筑工程项目中的重要组成部分,它的可靠性与否,必然备受关注,并且正处在机遇与挑战的市场环境之中.
关 键 词 ：岩土工程；可靠性；分析
一个建筑物的安全可靠性的影响因素有很多,并且这些影响因素存在着各种不确定性.如何解决这种不确定性问题,这将是一个重要的问题.以前通常是靠一个总的安全系数来确定安全与否,现在则初步形成了一种相对科学的解决方法.通过采用分项系数,对影响因素进行一一分析,探索出它们的具体特点,进而运用可靠度设计方法来评估不确定对岩土工程的安全性的影响.随着科技的不断进步,这种设计方法能够更加及时的修正相应的分项系数,所以已经被广泛应用,并且为岩土工程带来了更大的效益.
1.地层资料的概率分析
在岩土工程评估可靠性的过程中,必须要对地层资料的概率进行合理有效地处理,地层资料的概率处理是这一过程中的关键.这是因为这种概率处理方法对解决地质分析中的不确定因素十分有效.并且地质资料内容非常丰富,这里将主要谈谈如何对场地岩土材料进行鉴别与如何推断空间地质特征以及如何判别异常地质点.
1.1 场地岩土材料的鉴别与空间地质特征的推断.岩土工程中之所以存在着诸多的偶然性与不确定性,最主要的原因是钻孔资料与相应的地质信息都十分有限,整个场地的地质情况都要依靠工程师的判断,这就必然带来许多误差.例如对土层的区分错误,误把粘土当成砂土.但是如果采用对地层资料的概率进行处理的方法来判别土层则会减少甚至杜绝这种误判现象.图1为某处根据钻孔和静力触探试验所绘出的海底下一定深度处出现粘土层的概率图,钻孔共8 个,在拟建的建筑物附近,两孔为粘土,一孔为砂土,等值线表示发现粘土的概率P.
概率方法除了可以鉴别场地的岩土材料外,还可以进一步的对钻孔之间的抵着特征进行推断以及对地层进行科学的划分.曾经有人用常规方法和概率法分别对一个水坝的地基地层进行试验研究,通过研究层面所得出的通过地层的渗透量,结果证明,采用概率法则更适合,因为它基本上可以为整个过程解决所有可能会出现的问题.
1.2 异常地质点（带） 的判别.地层中包含着像粒状土中的软弱带、粘土中的砂透晶体、土层、岩土中的空穴以及软弱夹层等这样的异常地质点（带）,因此我们在施工过程中一定要先弄清楚这些异常地质点（带）存在的可能性、大概位置、尺寸以及位置,因为它们的出现将会给岩土工程产生诸多不利影响.
2.土性参数的概率分析
在岩土建筑物的设计中,影响岩土可靠性的还有一个不可忽视的因素就是土性资料,因为在对土性资料进行研究分析的过程中,也会出现不确定因素.据专家分析,土性资料的不确定性主要表现在土性参数的变异系数可达0.29,无法想象它比计算机模型的变异性影响还要大.这就要求我们对土性参数的变异性进行仔细研究.
2.1 土的空间平均特性和土性的相关性问题.土的空间平均特性主要表现为岩土工程的可靠性与否是由一定空间范围内土的平均特性所控制.
土层具有不稳定性特质,空间分布的土层会随着空间的变化而变化.这也就是说,决定岩土工程性状的是土的空间特性,对土性参数的概率分析问题实质上是一个随机场问题.除此之外,不同的土层还具有区别性与相关性,土层会因空间分布而产生的沉积条件、沉积历史和埋藏条件等联系这种联系会使土层之间产生一定的相关性,有了相关性,必然又相应的产生了一种相关距离.岩土在相关距离之内土性具有相关性,如果超过了这个距离范围则土性不具备相关性.这里所说的相关性都是针对同一个参数而言的,也被称为土的自相关性.与此相对的是,如果是两个参数之间的相关性的话,则叫做互相关性.相关性与距离之间呈反比例关系.距离变大,相关性衰减；距离变小,相关性增强.如果用数学中的函数关系来模拟距离与相关性之间的关系的话,如图2和图3所示,它们为自相关系数随距离的变化曲线.可以看出,指数型与指数余弦型（取第一周期正值）都可以作为自相关函数用来描述土的自相关特性.
2.2 相关距离的研究.在岩土可靠度随机理论中,可以说,岩土的相关距离是其中的一个重要参数,所以在岩土施工过程中要对相关距离进行认真求取与研究.除了应用上文所提到的利用数学关系与相关函数进行求取外,有关人与正在大力研究心得计算相关距离的方法.
土性的相关距离的影响因素有土的成分、沉积条件以及手和条件等等,从另外一个角度来看,土性的相关距离的因素由自然条件决定,就可以把土性的相关距离看作是土的一个属性.所以,不同的土性参数应该有同一个相关距离,当然如果出现计算出错、误差以及其他因素的话,不同土性的相关距离也可能不一样.例如以下几个例子：某港化肥码头,土层为亚粘土,用相关函数积分法和空间递推平均法求得深度方向相关距离为26 cm；武汉某仓库货棚工程,粘性土,用空间递推平均法求得相关距离为30 cm ；深圳机场跑道,淤泥质亚粘土,用相关函数积分法得相关距离为26.25 cm.
2.3 土性的概率模型.土性的概率模型是判断整个岩土工程可靠度中相当比较复杂的问题,但同时也是比较关键的问题,所以需要我们认真谨慎的对待.一般认为岩土特性参数的概率模型大都服从正态或对数正态分布,也有一些服从β分布或极值I 型分布的.例如长江某码头的亚粘土及粘土层的密度γ、凝聚力C 和内摩擦角φ均为对数正态分布,不排水强度q 为极值I 型分布.可以指出,当失效概率不特别小时,概率模型不同引起可靠度分析结果的差异并不很大.
3.结语
随着改革开放以来,我国知识文化水平与科技水平不断取得进步.伴随着建筑业中岩土工程的快速发展,岩土工程的可靠性便成了整个工程的重点.通过对岩土工程的分析,了解到概率在岩土工程中的应用不断得到推广与应用,并且已经初步形成了一条独立的设计途径,它对处理某些不确定性较大的岩土工程有着十分重大的影响,能为岩土工程带来较大效益.另外,定值设计法也是业内人员一直较推崇的方法,因为它也有一定的优越性.总而言之,岩土工程的可靠性对整个工程来讲是重中之重,我们一定要共同努力,相信在不久的将来,可靠性分析法在岩土工程中的应用会更加成熟,我国的岩土工程发展的会更加迅速.