夏碧濤

廣西華藍(lán)巖土工程有限公司，廣西南寧 530001

邊坡巖土工程與土體、土木工程以及工程項(xiàng)目周邊環(huán)境等密切相關(guān)，無論在施工時(shí)還是在工程項(xiàng)目竣工后，這幾個(gè)因素都會(huì)相互作用和影響。邊坡巖土工程施工中，很多因素很難提前預(yù)測(cè)和把握。比如利用地質(zhì)勘察能夠了解工程項(xiàng)目區(qū)域巖土結(jié)構(gòu)和地質(zhì)條件等參數(shù)，但是更多的獲取一個(gè)大概數(shù)值，無法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，在巖土層取樣試驗(yàn)方面同樣如此，很難獲取最準(zhǔn)確的參數(shù)值。巖土工程問題分析方面，受到其他方面因素影響以及問題本身復(fù)雜性影響等，設(shè)計(jì)人員必須要進(jìn)行一定的簡化和假定，容易有分析結(jié)果與實(shí)際不一致等情況出現(xiàn)。

1 邊坡巖土工程不確定性分類

當(dāng)前，國內(nèi)在巖土邊坡方面仍以地質(zhì)勘察、分析設(shè)計(jì)等方式為主，更多的屬于靜態(tài)設(shè)計(jì)施工，缺乏完善性，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)工程施工變化情況的準(zhǔn)確反應(yīng)。

1.1 巖土參數(shù)不確定性

巖土參數(shù)主要是指巖土的物理力學(xué)性能。巖土參數(shù)的不確定性則是指巖土物理力學(xué)性能會(huì)隨著時(shí)空發(fā)生明顯變化，存在時(shí)間和空間方面差異性。雖然在巖土工程勘察階段使用嚴(yán)格密封以及減少土樣存放時(shí)間等方式最大限度減少時(shí)間方面因素變化，但是仍很難使巖土空間變異性得到解決，巖土空間變異性的分析必須要利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方式處理和分析。巖土空間特異性是其獨(dú)有特征，當(dāng)前人們?cè)谶@一方面的研究更多的是描述，無法實(shí)質(zhì)性改變，最終所獲取的參數(shù)也并非真值。

1.2 巖土模型不確定性

模型一定程度上可替代原型，具備原型的各項(xiàng)主要特征。在邊坡巖土分析方面，模型往往有不同類型，進(jìn)而出現(xiàn)模型方面不確定性。當(dāng)前巖土工程中的分析模型，在復(fù)雜性和實(shí)用性方面還很大程度上受到人認(rèn)知水平以及分析能力等因素影響。邊坡巖土工程設(shè)計(jì)發(fā)展過程中，需要對(duì)坡體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能等因素有充分全面分析考慮，對(duì)模型的選擇和要求也越來越嚴(yán)格。在模型確定后，還需要做好數(shù)據(jù)分析方法的選擇，比如有限差分法、邊界元法、拉格朗日元法等，這些方法在實(shí)際應(yīng)用中有著其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和不足，可單獨(dú)使用，也可幾種方法聯(lián)合使用。

1.3 巖土工程中人為因素不確定性

邊坡巖土工程往往會(huì)存在有若干個(gè)設(shè)計(jì)方案，需要在其中確定一個(gè)最終實(shí)施方案。最終實(shí)施方案的確定與人的決策有關(guān)，從力學(xué)角度分析，各個(gè)設(shè)計(jì)方案都有其破壞可能性以及相應(yīng)可靠指標(biāo)。從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度分析，不同方案其花費(fèi)也會(huì)有明顯區(qū)別。受到?jīng)Q策人員價(jià)值觀念和思維方式等因素影響，所選擇的方案也會(huì)有明顯區(qū)別，可能會(huì)通過科學(xué)論證選擇，也可能憑借其主觀感覺以及經(jīng)驗(yàn)選擇。

2 邊坡穩(wěn)定性影響因素

2.1 氣象因素

氣象因素對(duì)邊坡穩(wěn)定性有著非常重要影響，如果施工區(qū)域雨季長，同時(shí)降雨量較為集中，那么邊坡施工過程中邊坡穩(wěn)定性非常容易受到影響，尤其是連續(xù)暴露等惡劣氣象天氣，屬于邊坡失穩(wěn)的主要外部因素。

2.2 巖土層工程性質(zhì)

勘察區(qū)域邊坡淺部包含有硬塑邊坡、殘積土、強(qiáng)風(fēng)化混合巖等結(jié)構(gòu)，這些巖土力學(xué)性能較差，抗剪性能差，邊坡穩(wěn)定性很難得到有效保證，屬于邊坡失穩(wěn)的主要內(nèi)部因素。

2.3 巖土體水理性能

邊坡巖土以坡殘積土和風(fēng)化巖等組成，這些土體遇水后易軟化和崩解，水理性能差。在干旱季節(jié)，邊坡穩(wěn)定性能夠滿足要求，但是在陰雨季節(jié)等，坡體較長時(shí)間受到水浸潤，坡體自身重力會(huì)有明顯增大，抗剪性能下降，邊坡穩(wěn)定性會(huì)有明顯下降，最終導(dǎo)致邊坡失去穩(wěn)定性。

2.4 人類活動(dòng)

工程項(xiàng)目施工中會(huì)出現(xiàn)有切坡等情況，邊坡自然穩(wěn)定性遭到破壞，容易有崩塌和滑坡等情況出現(xiàn)，屬于邊坡失穩(wěn)的主要影響因素。

3 邊坡巖土工程不確定性對(duì)策

3.1 常用對(duì)策

邊坡巖土工程不確定性問題的應(yīng)對(duì)一般會(huì)采取經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和安全系數(shù)等方式。在經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面，主要是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)展開巖土工程設(shè)計(jì)，目前工程經(jīng)驗(yàn)在巖土工程設(shè)計(jì)中仍占有非常大比重。巖土工程中有非常多問題充滿不確定性，很難實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確分析和評(píng)價(jià)，僅可以憑借自身經(jīng)驗(yàn)以及工程特點(diǎn)等，制定出針對(duì)性的解決和應(yīng)對(duì)方案。另外，巖土工程師可以根據(jù)其自身多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等使各類不確定性因素的影響降到最低。在安全系數(shù)方面，巖土工程設(shè)計(jì)中安全系數(shù)有廣泛應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)巖土參數(shù)等方面不確定性影響的有效解決，但是具體安全系數(shù)的選擇需要綜合分析考慮，尤其在兩種不同類型巖土計(jì)算模型方面，即使選擇相同安全系數(shù)，其安全性也會(huì)存在有一定的差異，需要設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)確把握。比如在鐵路和公路設(shè)計(jì)規(guī)范方面，在滑坡下滑力的計(jì)算方面，會(huì)選擇不平衡推力法等方式，選擇相同安全系數(shù)，所獲取的下滑力會(huì)有明顯不同。

經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和安全系數(shù)設(shè)計(jì)雖然都能夠一定程度上減少巖土不確定性影響，但是目前邊坡工程設(shè)計(jì)還存在有保守性、經(jīng)驗(yàn)性以及感性直觀等因素，如果設(shè)計(jì)人員未能實(shí)現(xiàn)對(duì)巖土相關(guān)不確定性的了解，采取巖土體力學(xué)參數(shù)及巖土計(jì)算模型的確定分析方式可行性高。在現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)發(fā)展過程中，工程建設(shè)方面的要求和標(biāo)準(zhǔn)越來越高，這些分析方式已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代化大型工程項(xiàng)目建設(shè)需要，在巖土工程項(xiàng)目施工建設(shè)中，不僅需要對(duì)項(xiàng)目工程建設(shè)的自然環(huán)境和社會(huì)因素影響有充分考慮，同時(shí)還必須要提高決策和分析的科學(xué)性和合理性。

3.2 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與施工

邊坡巖土工程在力學(xué)分析和巖土模型選擇方面存在有非常大復(fù)雜性，尤其在一些地質(zhì)條件較為復(fù)雜地區(qū)，分析難度較大。在邊坡工程施工過程中，一些原本相對(duì)較為模糊的地質(zhì)條件會(huì)逐漸清晰化，甚至一些設(shè)計(jì)工作的開展未能實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)情況的準(zhǔn)確勘察。僅按照原設(shè)計(jì)圖施工，將非常容易有嚴(yán)重后果和問題出現(xiàn)。

動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和施工在實(shí)際應(yīng)用中邊坡工程施工有著一定的彈性，能夠?yàn)閹r土工程留出足夠可變余地。在邊坡巖土工程施工中，僅按照單一地質(zhì)勘察以及設(shè)計(jì)分析缺乏科學(xué)合理性，很難反映施工過程中出現(xiàn)的各類動(dòng)態(tài)變化，存在有明顯缺陷和不足。邊坡巖土施工過程中會(huì)不斷有新的情況出現(xiàn)，必須要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)原有設(shè)計(jì)進(jìn)行一定的調(diào)整，重新施工。采取動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)施工方法能夠及時(shí)反應(yīng)實(shí)際情況，提高設(shè)計(jì)的真實(shí)性，同時(shí)在具體施工過程中，還能夠通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等方式準(zhǔn)確判斷現(xiàn)場(chǎng)安全性，是否有必要對(duì)預(yù)先設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整和修改。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與施工在實(shí)際應(yīng)用中通過不斷獲取的信息使施工和設(shè)計(jì)方面存在的不確定性得到控制和消除。

在邊坡巖土工程項(xiàng)目中，邊坡巖土工程的設(shè)計(jì)存在有超前性特點(diǎn)，具體施工則更具現(xiàn)實(shí)性。超前性和現(xiàn)實(shí)性之間容易發(fā)生矛盾，必須要做好施工過程中各類信息的收集和整理，及時(shí)向設(shè)計(jì)師反饋，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)的優(yōu)化和完善，使矛盾得到有效解決。在具體邊坡施工過程中，通過將鉆探獲取的信息、觀察信息與設(shè)計(jì)依據(jù)相對(duì)比，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)誤差的準(zhǔn)確分析和判斷。另外，通過監(jiān)測(cè)信息的分析和整理，為設(shè)計(jì)工作的開展提供重要支撐和參考。如果發(fā)現(xiàn)施工中所反饋的信息與設(shè)計(jì)依據(jù)存在較大出入，必須要做好對(duì)設(shè)計(jì)的修改。如果邊坡施工所獲取的信息比較合理，與實(shí)際不存在過大差異，則直接使用設(shè)計(jì)方案進(jìn)行之后環(huán)節(jié)施工。需要注意的是，在完成邊坡施工后，施工后的監(jiān)測(cè)十分必要，以此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)施工效果的準(zhǔn)確分析和評(píng)價(jià)。

4 結(jié)語

巖土工程設(shè)計(jì)科學(xué)合理性很大程度上受到施工措施的選擇以及地質(zhì)條件等因素影響，在工程項(xiàng)目施工中必須要配備信息收集系統(tǒng)，結(jié)合開挖以及施工中所監(jiān)測(cè)到的工程地質(zhì)條件，利用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與施工方法對(duì)巖土力學(xué)模型和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和完善，能夠更好地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和施工，滿足邊坡巖土工程特點(diǎn)，保證整個(gè)設(shè)計(jì)施工的順利有效開展。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與施工的應(yīng)用，在邊坡巖土工程不確定控制方面發(fā)揮重要價(jià)值和作用，具有廣闊應(yīng)用和發(fā)展前景。