1 岩土工程可靠性设计的概述
岩土工程是一个整体的大系统，如果把岩土工程分解成多个单元或者子系统，根据可靠性来分析岩土工程设计中要承担的工程风险和经济风险，同时把风险控制在可承受范围内就是风险分析，风险分析又叫极限状态概率设计。
可靠性是系统在预计时间和特定条件下规定功能的完成概率，不仅是工程质量的反映，还是工程系统的成败关键点，在岩土工程中非常重要。工程系统一般是多个子系统和元件组成的，对于系统的可靠性分析主要在于子系统的可靠性评估，因此要在岩土工程的可靠性设计中，通过各个子系统的可靠性评价来强化薄弱环节，增强整体可靠性。
2 土工程中可靠性分析的特点
2.1 极限状态含义
在结构设计中极限状态包括两大类，也即正常使用下的极限状态和承载能力下极限状态下的。地基工程是岩土工程中的基础部分，对结构设计不仅包括整体失衡情况下狭义的承载能力极限状态而且也包括了岩土移动、局部损坏、局部变形等导致的结构破坏的情况下而引起的承载能力的极限状态。
2.2 失效演算原则
在结构分析中的失效演算是对构件进行的，对于一个构件的截面，计算模型比较简单，计算条件也比较明确。但是在岩土工程可靠性计算来说，不是针对某一环节或部门的计算而是整个工程的演算，包括变形引发的问题以及不稳定引起的问题，演算的均是岩土地基工程或整个岩土工程的影响情况的反映。在具体范围上，可以是连续体或半无限体而非孤立的截面。此外，在岩土结构设计中可靠性是经常被关注的问题，而系统可靠度亦是经常被提及的概念。然而在当前运用中目前还比较含糊，没有明确的规定，可能指的是因滑动体之间的应力传递导致的工程整体失衡问题，也可能是由一处受到破坏引起另一处破坏的问题。因涉及的范围以及内容复杂性，根据此内容进行运算比截面演算更具复杂性。
2.3土性指标的相关性
相关性是描述岩土性能高低的重要参考因素，包括诸多方面：同一指标的自身的相关性、不同指标之间的相关性、不同随机场的随机变量间的相关性、同一随机场内的不同随机变量之间的相关性。在岩土性能的相关性描述上，对于随机变量的某一土性概率特征参数的计算，均值和方差以及自相关函数。
3 岩土工程的可靠性设计
岩土工程的可靠性设计离首先应进行可靠性分析。传统的岩土工程可靠性分析中，人们只重视安全系数，而忽视了岩土的物理指标和荷载效应，没有对工程的差异性引起足够重视，因此在岩土工程的系数计算中要把物理指标和荷载效应相结合进行计算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆下面几种分析方法可在进行可靠性设计时组合使用：
3.1 一次二阶矩分析法
一次二阶矩分析法根据展开点划分为验算点法和中心点法，这种计算方法通过独立的随机变量为前提，建立可靠指标的求解公式，是计算可靠性的最简单算法，在岩土工程可靠性中广泛应用。但需要注意以下两个方面：一是土性指标互相关和自相关性很强，而一次二阶矩法中不考虑变量的相关性，因此求出的可靠性指标误差较大；二是该方法在非线性不高的极限状态中较为适用，而非线性高的极限状态中求导困难，并且线性化会使极限状态发生较大偏离，影响计算精度。例如：邱贤德通过一次二阶矩法分析了矿山的边坡可靠性；巩海帆、葛耀君、H.Tanaka通过一次二阶矩法分析了上海杨浦大桥的颤振可靠性。
3.2 蒙特卡罗分析法
蒙特卡罗分析法是通过数值模拟来分析可靠性的数学分析法，在具体分析中大量抽样随机变量，把样本值带进问题进行分析，根据工程失效率对结构失效率进行估算。这种方法适用广泛、概念确定，由于随机量和模拟速度无关、模拟过程和极限状态的复杂无关、因此可靠性分析中较为直接便捷，并且蒙特卡罗分析法是目前检验其他方法计算精确性的唯一方法。随着网络技术的发展，蒙特卡罗分析法模拟次数多和费时的问题得到有效解决，大大提高了可靠性的分析效率，因此该方法在岩土工程中最为实用。例如：何春光、刘明维通过蒙特卡罗法分析了土坡的可靠性；杨桦针、冯晓波采用蒙特卡罗的直接抽样方法克服了结构设计中的困难，通过MATLAB的抽样模拟降低了连续分布中直接抽样的难度，并提高了可靠性的计算效率。
3.3 响应面分析法
响应面分析法是近年来发展的可靠性分析法，主要是通过响应面模拟极限状态的曲面来分析失效模式。这种方法的循环次数受随机变量影响，当随机变量的数量多时，失效率难以保证，同时输入变量的变化小和输出变量发生突变时，响应面分析法难以适应。例如：武清玺等人通过响应面法中的变f法，在可靠性计算中保证了计算精度，克服了试验次数多的问题；C.G.Bucher通过内插技术，用 计算所求系数。
3.4 随机有限元分析法
随机有限元分析法是把概率统计和确定性分析两者相结合的方法，发展于20 世纪80年代。这种方法是通过计算工程的统计特征来对结构可靠性进行分析，在随机有限元分析法中主要采用以下两种方法：一是把随机量离散化；二是把函数转化成功率谱的密度函数。随机有限元较为客观合理，可靠性的分析也比较精准，目前在岩土工程中应用广泛，发展前景广阔。例如：李登新用神经网络的有限元法分析了隧道支护结构的可靠性，通过ANSYS模拟分析了隧道浅埋段的力学状态，从而获取围岩和支护结构的力学特征和位移特征；南世卿通过RFPA的建模，对地下开采造成的顶柱变形和顶柱受力，以及顶柱的可靠性和稳定性进行了分析。
4 结语
岩土工程结构的可靠性对于工程的质量的影响之大，尤其是安全性和实用性更是关系到岩土工程安全施工的前提。因此，岩土工程的设计阶段应进行现场勘测以收集客观的数据，在确定数据的客观性之后进而在设计阶段综合所有因素加以设计并做到设计的科学性和合理性，以保障工程的质量度以及安全度。
参考文献
[1]刘卫今,余荣春. 浅析岩土工程勘察设计的现状与展望[J].城市建筑.2014（01）
[2]周初举.浅谈岩土工程施工对环境污染与可持续发展[J].建材发展导向. 2014（02）
论文作者:吕勋
论文发表刊物:《红地产》2017年5月
论文发表时间:2018/12/13
标签：可靠性论文; 岩土工程论文; 分析法论文; 岩土论文; 相关性论文; 极限论文; 状态论文; 《红地产》2017年5月论文;