汕头市粤东工程勘察院
摘要：社会经济的飞速发展推动了岩土工程的不断进步，越来越多的先进技术和设备被应用到工程建设中。作为工程建设中的一个重要环节，工程设计是否具有可靠性直接关系着岩土工程的整体质量。基于此，本文主要从提升岩土工程设计可靠性方向出发，通过对设计方案的优化与完善，切实提高工程整体质量，以此来为日后工程建筑行业的可持续发展提供充足的保障。
关键词：岩土工程；设计；可靠性
随着我国城市化进程的不断加快，岩土工程的建设与发展引起了工程建筑行业的高度重视。对于岩土工程的建设来说，工程设计可靠性的高低直接关系工程质量的好坏。因此，如何优化工程设计，提高设计可靠性成为了当前工程建筑行业所面临的一项重大课题。由于岩土的天然特性具有很大的不确定性，所以工程设计方案不能一概而论，而是要根据土质特点和工程建设需求，采取最佳设计方案。只有这样，才能保证设计方案科学、合理，且具有针对性。
一、岩土工程可靠性设计现状分析
1、可靠性设计的现有进展
长期以来，为了切实提高岩土工程设计可靠性，相关学者进行了大量研究，并结合工程实例对设计中出现的各类问题和完善对策进行分析、总结。目前，与工程沉降概率、岩土参数渗透以及统计规律相关的专业论文比比皆是，为日后岩土工程设计提供了诸多参考资料。与此同时，部分学者还利用数学模型对岩土参数问题进行了统计，使设计图纸更加直观、全面。值得一提的是，我国在桩基础的研究上取得了令人满意的成绩。
2、可靠性设计中有待解决的问题
随着近年来社会发展对岩土工程设计要求的不断提高，岩土工程可靠性设计也呈现出了诸多问题，首先是数据处理问题。在岩土工程建设中，若想使工程设计方案科学、合理，设计人员就必须做好所有数据信息的分析和处理工作，包括对各项参数数据的统计和预测、对安全系数和破坏概率之间的关系的计算和分析以及对工程设计参数概率分布拟合度的验证等。由于数据处理内容较多且比较琐碎，因此数据处理的效率和结果始终不尽人意，无法为工程设计可靠性的提升提供参考。其次是设计结构、施工工艺、工程造价方面呈现出的问题。虽然一直以来，我国岩土工程设计工作在持续进步，但与其他发达国家相比，仍然还有一定差距，这些差距主要体现在细节上。因此，从多个方面着手，对岩土工程设计工作进行优化和完善至关重要，需要引起相关部门的高度重视。
二、岩土工程可靠性设计方法
1、一次二阶矩法
一次二阶矩法分为均值一次二阶矩法和改进一次二阶矩法两种类型。其中，均值一次二阶矩法是指在均值点周围对功能函数线性化，这种方法虽然可以在一定程度上提升设计可靠性，但却有一个十分严重的问题，即非线性函数存在较大误差，进而直接影响工程设计质量。改进一次二阶矩法可将均值一次二阶矩法这一缺陷有效弥补，同时可实现正态分布变量的独立统计。所以，改进的一次二阶矩法在当前岩土工程设计中具有十分广泛的应用，尤其在隧道工程设计中，改进一次二阶矩法发挥了重要作用。
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2、响应面法
所谓响应面法，主要是指利用一系列确定性试验来拟合一个响应面，然后将极限状态曲线真是的模拟出来，设计人员可根据极限状态曲线来对失效模式进行全面、系统的分析，进而用显示函数将极限状态方程显示出来。但需要注意的是，如果选用响应面法来分析设计可靠性，必须保证随机变量是光连续的函数关系，同时要对输出变量突变这一情况进行合理控制。正因为有这一局限性，从而导致响应面法在岩土工程设计可靠性分析方面的应用并不广泛。但如果可以找到方法将这一问题进行优化完善，响应面法的优势还是很多的。
3、蒙特卡罗法
蒙特卡罗法对于可靠性问题的解决主要依靠数值模拟来完成。这种方法不仅具有较快的模拟收敛速度，而且应用过程中不会受到极限状态方程是否复杂这一因素的限制，误差控制十分精确，所以在岩土工程设计可靠性分析中具有广泛应用。蒙特卡罗法的应用首先需要大量的随机抽样变量，然后根据实际问题带入对应的样本值，借此来分析确定性，随后根据工程失效频率来估算失效概率。这种方法的缺点在于，一个较小的失效概率，需要大量随机抽样变量做支撑，虽然可靠性分析结果具有很强的参考性，但整个环节所需的投入也较多，所以目前在岩土工程设计可靠性分析中并没有得到广泛应用。
4、随机有限元法
随机有限元法是岩土工程设计可靠性分析中应用最为广泛的一种方法。这种方法将概率统计和确定性分析进行了有效结合，并在此基础上对物理量的随机性进行了充分考虑。在随机变量时，可通过相关函数或者是直接散离化随机场，让功率谱密度函数得到相对而言更加简单的分解表达式，从而分析岩土工程设计的可靠性。与上述三种方法相比，随机有限元法的可靠性分析更加客观、合理、实际，分析结果也具有较高的参考性。随着相关学者对随机有限元法的不断完善，相信在未来的时间里，这种方法的优势将得到最大限度的发挥。
三、提高岩土工程设计可靠性的措施
1、确定目标可靠指标
一般来说，岩土工程设计可靠性分析之前，都会根据工程建设的实际情况设置相关的设计可靠指标，这类指标就是目标可靠指标。只有确定了目标可靠指标，才能够选择合理的可靠性分析方法。而目标可靠指标的确定大致有两种方法，首先是类比法。这种方法主要是以人们日常生活中所经历的各种危险率为参照，进而选择确定出一个能够接受的失效概率。只有失效概率选择得当，才能保证目标可靠指标的科学性。另一种方法是校准法，主要是根据各个材料强度取值、荷载取值以及安全系数当中的规定进行反演分析，进而将各构件的可靠指标计算出来，然后将这些构件的可靠指标整合起来进行综合分析，最终确定目标可靠指标。
2、进行结构构件可靠度设计
直接设计法和实用设计法是当前可靠性设计的两个常用方法。确定目标可靠指标之后，设计人员就可以此为依据，结合极限状态方程，按照荷载效应以及抗力的统计参数，通过可靠性分析方法，将抗力平衡值计算出来，之后再进行结构构件的截面设计。这样一来，就可以在一定程度上保证岩土工程设计的可靠性，为工程整体质量的提升提供充足的保障。
结语
社会经济的飞速发展推动了岩土工程的不断进步，越来越多的先进技术和设备被应用到工程建设中。作为工程建设中的一个重要环节，工程设计是否具有可靠性直接关系着岩土工程的整体质量。本文主要从提升岩土工程设计可靠性方向出发，通过对设计方案的优化与完善，切实提高工程整体质量，以此来为日后工程建筑行业的可持续发展提供充足的保障。综上所述，随着社会经济发展对岩土工程质量要求的不断提高，如何做好工程设计工作成为了建筑行业所面临的一项重大课题。从本文的分析我们可以看出，我国当前岩土工程设计工作中仍然存在一些有待解决和完善的地方，这就要求工程设计人员要持续对设计工作进行完善，结合工程具体情况，利用切实可行的方法提高工程设计可靠性，以此来保证工程质量得到稳步提升。
参考文献
[1]王忠彦.论提高岩土工程设计可靠性的有效措施[J].工程技术,2016(12).
[2]王晨旭,杨永涛.浅谈岩土工程勘察设计中常见的问题与对策[J].工程技术,2017(02).
[3]温丹.论提高岩土工程设计可靠性的有效措施[J].建材与装饰,2016(31).
论文作者:韦超敏
论文发表刊物:《防护工程》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/19
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