天津市建筑设计院 天津 300074
摘要：在岩土工程建设过程中，存在较多的不确定性因素，大多数技术和材料参数不能得到有效的控制。所以，岩土工程设计的不确定性问题也就成了影响该工程建设和发展的关键所在。针对这一情况的存在，相关岩土工程设计人员必须要在工程设计和建设中应用可靠性分析方法，通过提高设计决策的准确性和可靠性，确保岩土工程建设中的各项参数得以有效掌握。
关键词：岩土工程设计；可靠性；有效措施
1岩土工程的特性
1.1天然性
电力工程建设所选择的建筑地点通常面积较大，所使用的材料也不同。在结构工程当中所使用的材料基本上都是人造的，可以人为控制其性能，根据人们的实际需求来改变和选择合适的材料，但是岩土工程所需要分析的对象都是天然的，是在地下不可预见的部分，由于自然的属性，只能通过勘察和测量来掌握每项数据的准确性。
1.2地域性
岩土的性质会因为不同的位置而出现不同的特征，在不同场地的岩土性能之间存在着一定的差异，即使是在同一个场地的同一个岩土层内，岩土的性质可能也会有差异。因此，岩土具有明显的地域性特征，设计人员在展开设计的过程中应当要注重地域性特点，将电力工程的制剂情况与岩土性质变化特征联系到一起，综合考虑，严谨设计。
1.3工程施工中的隐蔽性
岩土工程由于施工环境的影响，使得在进行施工的过程中具有隐蔽性的特点。其中在施工的过程中采用的地下连续墙以及桩基施工技术都是在地下进行的，这就使得施工的地点以及施工的过程也具有隐蔽性。
1.4数据难获取性
在普通的结构工程中，相关数据的分析都是可以通过计算机来获取、计算和分析的，但是岩土工程与结构工程不同，在各项数据的获取上只能够通过实验的方式来达到目的，其获取的难度非常大，对技术的要求非常高，同时也需要有成熟的实验方法来作为支持。由此可见，对于电力工程建设中岩土工程设计而言，数据的获取不仅非常难，而且会耗费大量的资金成本，若是一些单位为了节省成本而偷工减料，那么就会让岩土工程失去可靠性，进而影响设计工作的准确性，直接对电力工程的质量产生影响。
1.5计算机技术应用
计算机上的应用软件CAD可以将工程施工的地质和地形进行详细的描绘，对于数据的采集以及整理具有重要作用。
2岩土工程设计中存在的不确定性
目前，岩土工程设计中存在的不确定性问题主要体现在以下2个方面：（1）自身的方面。由于岩土工程自身的性质特点，使得在工程建设和设计中存在很大的变异可能，从而影响岩土设计参数的准确性。（2）人为的方面。由于相关设计和建设人员自身专业素质和态度的影响，导致在进行岩土工程设计时，出现了一些决策和计算上的失误，最终导致岩土工程建设出现严重的问题。针对上述2种不确定性因素，相关工程建设负责人必须要给予高度的重视。通过引用高素质的岩土工程设计人员，并且在开展岩土工程建设前，要对工程建设所涉及的多种数据进行严格、系统的分析，掌握岩土自身变异的规律，再根据各种岩土参数进行工程可靠性评估，从而确保工程建设的有效实施。在我国传统的岩土工程设计中，相关设计人员首先需要根据岩土样本，进行一些物理力学方面的试验，通过试验及相关公式计算，掌握岩土相关参数，再根据参数判断岩土工程建设的科学与否。由于该种方法掺杂较多的人为因素，即相关试验操作人员及计算人员的误差，最终导致判断依据和实际存在较大差别。因此，为了有效避免上述问题的发生，目前多采用概率方法进行岩土工程设计可靠性的评估，由于该方法可以极大地弥补传统方法中存在的不足，所以在岩土工程设计评估中得到了较为广泛的应用。
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3提升岩土工程设计可靠性的有效措施
3.1提高岩土工程设计可靠性的方法
（1）蒙特卡罗法。蒙特卡罗法是利用数值模拟来解决岩土工程设计的可靠性的。从实际情况来看，使用蒙特卡罗法需要先对建筑地点的岩土进行大量的抽样，并对样本进行分析，然后在实际情况中带入每一个样本值，借助分析的结果来确定可靠性。在上述工作完成以后，再根据工程失效的频率来估算出失效的概率，该种方法也是对其他环节数据精确度进行检验的唯一方法，且在计算机技术的支持下，计算的精度也得到了有效的提升，使得数据更加接近实际情况，在整个岩土工程设计中占据着重要地位，对提高工程可靠性有着重要作用。如：在一个具有一定圆弧滑裂面的均质土坡中，假定其粘聚力为c，摩擦系数为f=tan准，且按照随机变量来处理，并假定二者相互独立同时服从N（μc，σc）和N（μf，σf）正态分布，其中，μc=2.82KPa，μf=0.337，σc=0.35KPa，σf=0.28。根据上述数据可以计算出土体的破坏概率为0.083。说明该土体存在较大的失稳性质，这是传统方法不能够计算出来的。
（2）随机有限元分析法。随机有限元法是将概率统计和确定性分析两种方法相结合的一种方法，该方法主要是通过对于工程的统计特征加以计算来对于可靠性进行分析。随机有限元分析法主要有两种方式，第一种是将随机量离散化，第二种是将函数转化为功率谱的密度函数。利用随机有限元法可以获得较为精确的可靠性分析结果，在岩土工程中有着较为广阔的应用前景。
3.2响应面分析法
响应面法也是一种较为常见的可靠性分析方法，该方法利用响应面模拟极限状态的曲面来对于失效模式进行分析，在对于这种方法加以应用的过程中，其循环次数往往会受到随机变量的影响，在随机变量的数量过多时，失效率往往难以得到有效地保证，而且如果输入变量的变化较小或者是输出变量发生突变，响应面分析法往往难以适应。
3.3一次二阶矩法
除了蒙特卡罗模拟法以外，一次二阶矩法同样是一种重要的可靠性分析方法，该方法的主要原理如下：在岩土设计中随机变量分布不明的情况下，将功能函数在某点用泰勒级数展开，只取一次项参数，最终用随机变量的均值和标准差计算出实际的可靠性指标。一次二阶矩法主要包括中心点法和验算点法，而目前应用最多的是中心点法。
3.4提高岩土工程设计可靠性的策略
3.4.1岩土工程设计中土坡稳定性分析
土坡稳定的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的研究，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。尽管计算已经非常的精确，但在设计时没有充分注意到各种随机因素的变化，运用传统方式不能得出土坡的安全储备数量，也不能估测出潜在的失败概率。近年来，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2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。
3.4.2地基设计的可靠性
地基的稳定性对整个电力工程来说有着重要作用，为了保证地基的稳定性，需要借助上述提高可靠性的方法来对地基进行设计，对建筑的可靠性指标进行分析，保证地基不会超出容许的承载力，同时也不会大面积破坏建筑地点基坑周围的环境，并尽量保证地基岩土性质的稳定性。
结论
随着岩土工程建设的不断发展，给其设计环节提出了较高的要求。传统的工程设计中，由于忽略了可靠性这一关键要素，导致工程建设出现严重问题。因此，为了有效提高岩土工程设计的可靠性，必须要利用相应的可靠性分析方法，通过对工程建设中变量和参数的研究和分析，掌握与工程建设相关的可靠性指标，最终为岩土工程建设的顺利进行奠定坚实基础。
参考文献：
[1]王勇智.论如何实现岩土工程的可靠性设计[J].广东科技，2013，（18）：143-144.
[2]陈金栋.浅谈岩土工程勘察计算参数的可靠性及控制措施[J].西部资源，2015，（2）：144-145.
论文作者:陈子成
论文发表刊物:《建筑细部》2018年2月上
论文发表时间:2018/9/6
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