岩土工程风险分析及应用综述
2014-08-08柳楠
柳楠
摘要:对于岩土工程风险的分析可以用经济损失来表述,也可以用失效概率来表示,国外有一些先进的岩土工程风险评定方法,认为岩土风险与时间和空间都是有着密不可分的关系的,岩土工程系统的设计对于风险分析也有非常高的要求,并且要根据工程师的设计得出风险评定结果,进行风险分析是岩土工程的基础,文章就岩土工程风险分析及应用进行探讨。
关键词:岩土工程;工程风险;应用
岩土工程中的风险,其形成、发展、以至失事成灾,概括起来可以说是自然与人为因素共同影响的结果,但具体来看,影响因素是各种各样的,要正确分析各因素对工程设施的影响和各因素的综合作用,则需涉及多学科的知识。因此,要真正对一项或一类岩土工程风险进行鉴别,并提出治理对策,则必须由科研、勘察、设计、施工等多学科科技人员参加,同时要取得主管部门领导和当地群众的大力支持,协同作战,方能作出最科学的治理决策。
1岩土工程风险分析方法
长期以来处理岩土工程的风险问题主要采取定值论的方法,用安全系数来表示风险程度。认为只要采用了适当的安全系数,就能保证工程的绝对安全。这虽然也是一种处理工程问题的方法,并且已经积累了相当丰富的经验。可是传统方法毕竟还是不完备的,它无法提供说明工程可靠性的评价指标。所谓可靠性是指一个系统在给定的条件下和预计的时间内完成规定功能运行的概率。可靠性在系统工程中占有很重要的地位,它不仅直接反映系统的质量指标,而且关系到整个系统的成败。一个复杂的系统往往有许多子系统或元件以一定的组合联系在一起的,其中某一部分的失效都会影响整个系统。风险分析的目的在于既对各个子系统的可靠性作出估计,也要评价它们在构成大系统的可靠性中起什么样的作用,从而控制薄弱环节以提高整个系统的可靠性。
对岩土工程来说,我们可以把整个工程看成一个大系统,并把它分解为若干个子系统或单元,运用风险分析的一些基本原理,分析设计所冒的风险以及在经济上承担的风险,并把所冒的风险限制在人们可以接受的限度以内,这亦称为风险分析。其目标是使可能达到极限状态的概率足够地小,因此又称为概率极限状态设计。
2岩土工程风险分析的内容
2.1岩土工程的安全系数与可靠性
在岩土工程中,安全系数FS 一般由下式定义:
式中:—系统有效运行能力的估值下限;
—对系统需求的估值上限。
与结构工程相比,岩土工程设计中有更多的不定性和近似性,这是因为土的性状非常复杂,人们对于影响土质条件的认识还很不充分,因此需要比较大的安全储备量来对付可能发生的偏差。
2.2岩土设计参数的概率分布
利用标准正态分布的累计概率函数计算破坏概率固然比较简单,但实际设计参数是否符合正态分布还需进行拟合度检验。
所谓拟合度检验就是先假设随机变量服从某一概率分布,然后在一定的显著性水平上来检验统计假设是否可信,如果可信就认为随机变量符合这一理论分布。
2.3荷载的概率估计
定期停留的活荷载时大时小,为了简化实用可以假定在一个停留期间其荷载大小是不变的。当然,每个停留期的长短和停留期之间的间隔可能都是不相等的。
3岩土工程风险分析的理论与实践
岩体是不确定性系统,即实际岩土工程中存在固有的不确定性。一切不确定性因素成为岩土工程的风险源,故而岩土工程的风险源研究主要集中于其中的不确定性研究。
这种不确定性包括客观和主观不确定性,前者主要有荷载环境的初始应力场、介质地质环境的岩性参数、不同施工环境与条件等;后者主要由于对岩体变形破坏机理认识不清,导致对岩土力学分析和模拟不足,如计算模型、参数的选取、条件的假定、简化计算、信息描述、测量精度以及设计施工数据与信息等。总体上涉及:随机性、模糊性、信息不完全性和信息处理的不确切性。这些不确定性正是受体的风险源。不确定性反映在时间和空间上,时间不确定性用随机过程描述,空间不确定性可用随机场描述。
如果一个基本变量的不确定性对极限状态有较大影响,就应视为不确定性变量来考虑。不确定性在岩土工程中是普遍存在的,在工程的所有阶段,工程师们都会遇到不确定性:如选址差或地质包含未显露出的弱点;场地材料特性调查不充分;需确定的参数值(强度,渗透性)不清;分析得到的重要数值的准确性(如安全系数)等因素,这此因素影响设计的安全性。在很多情况下,含有不确定性因素的设计是在实际施工时才完成的。因此,在进行岩石力学与工程问题的研究、设计、施工和工程处理活动中进行风险分析非常必要,且意义重大。
4岩土工程基于风险的设计
岩土工程问题设计方法可分为两大类:
4.1依赖规范、规则、公认的惯例设计的多数常规工程;
4.2研究长期运行的潜在风险,以不可能完全消除风险、以较高造价降低风险达到可忽略的水平为特征。运用可靠性分析原理进行风险分析,其目标是使可能达到极限状态的概率足够小,将工程风险限制在可接受的范围内。岩土工程风险分析的应用,就是对实际工程进行概率极限状态设计,在此基础上进行风险决策。
由于岩土工程自身的特点,不能将现有的较为成熟的上部结构可靠性分析方法不加区别地、简单地移植过来,必须对岩土体的赋存环境及其所受动、静载作用效应进行研究,分析岩土体的物理力学特性,正确运用概率论、统计学、模糊数学、信息熵等理论方法,进行不确定性描述,提出正确的概念与方法。失效概率通过对设计变量相联系的不确定性进行系统分析来求得,风险分析的相关的步骤有:(1)收集信息,确立不确定性因素;(2)模拟功能和结果,包括估计不确定性的风险;(3)收集附加信息,修正参数,在此基础上做方案选择决策。这使得设计方法更为复杂,但设计更为经济。
当然,在岩土工程中,概率方法不能替代传统方法,它作为一种工具,只是有效地补充传统方法。大量的设计会由工程师和业主讨论直到业主(或认知保险公司)在造价和风险之间寻求一个可接受的平衡,这才是真正意义上的优化设计。比如,边坡优化设计断面的综合影响因素包括:岩土体强度指标、工程的重要程度、建设区经济发展指标等。地基条件对土木工程反映敏感,NMH Allalaby 研究了建筑工程中地基风险对工程费用的影响,经济指标衡量的场地效益可用风险模拟加以描述。
5岩土工程风险分析待研究的问题
岩土工程风险分析的工程应用,包括优化设计和风险决策具有极大的实践价值。但由于岩土工程本身的不确定性特点,其风险分析面临更复杂的挑战。
5.1实际应用方面最根本的问题是对不确定性因子的合理描述。对风险源的辨识,直接影响进入模型的风险因素选取、风险因子之间的相关性确定,岩土工程还只能根据专家经验作一些定性的研究。如何结合工程背景、有限样本、风险理论建立一套系统的风险辨识方法,以及风险源辨识的可视化研究,具有重要的研究意义。
5.2实际工程很难清楚确定工程的临界情形,目前能做到的定量风险估计是基于人为假定的系统失事。岩土工程多处于多场耦合作用的赋存环境,对复杂系统,状态变量众多且特性各异,极限状态方程往往是非线性的,为了建立合理的功能函数,需进行失效模式的仿真研究以弄清失效机理,并研究适于材料非线性、动力系统的随机有限元算法。
5.3应用现代信息技术进行风险分析,在可靠性评估中应用信息融合技术,以及数据挖掘技术。数据挖掘基于粗糙集理论,不需要预先给定某些特征或属性的数量描述,如统计学中的概率分布、模糊理论中的隶属度或隶属函数等,而是直接从给定问题的描述集合出发,通过不可分辨关系和不可分辨类确定给定问题的近似域,从而找出该问题中的内在规律。粗糙集理论同模糊集、神经网络、证据理论一起,成为不确定性计算的一个重要分支。
6岩土工程风险分析与应用展望
尽管人们对风险分析的应用存在多种的疑虑或偏见,但长期以来,对于岩土工程这样的不确定性因素较多、量测实验数据有限、模型误差大的介质,工程师的认识依然是从概率现象入手的,研究的结果和评价也须以概率的形式表达。实践证明,利用各种不确定性研究方法,使用定量风险分析作为决策工具或传统设计的补充,在相当程度上可给决策者提供更多的辅助评价信息。
在风险分析中,概率方法的优点是能分析材料参数的变异性和其他方面的不确定性,其计算结果提高了置信程度。但并不是用一个“破坏概率”代替“安全系数”,问题本身就完全解决了。应当指出,对边坡稳定、结构动力稳定性、大坝破坏、洪水演算、渗透等的确定性分析结果是综合风险评估方法的重要基础。应将风险分析与确定性分析结合考虑,共同作为决策依据。
参考文献
[1] 刘春原,阎澍旺.岩土参数随机场特性及线性预测[J].岩土工程学报,2002(05).
[2] 郭宏.谈岩土工程的可靠性设计[J].山西建筑, 2002(07).
[3] 陈正贵.对岩土工程勘察方案分析的探讨[J]. Chinas Foreign Trade,2010(12).
[4] 栗心辉.可靠度分析方法计算强夯影响深度研究[J].现代物业(上旬刊),2011(07).
[5] 杨漫熙.浅谈强化岩土工程勘察的措施与手段[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2010(05).
摘要:对于岩土工程风险的分析可以用经济损失来表述,也可以用失效概率来表示,国外有一些先进的岩土工程风险评定方法,认为岩土风险与时间和空间都是有着密不可分的关系的,岩土工程系统的设计对于风险分析也有非常高的要求,并且要根据工程师的设计得出风险评定结果,进行风险分析是岩土工程的基础,文章就岩土工程风险分析及应用进行探讨。
关键词:岩土工程;工程风险;应用
岩土工程中的风险,其形成、发展、以至失事成灾,概括起来可以说是自然与人为因素共同影响的结果,但具体来看,影响因素是各种各样的,要正确分析各因素对工程设施的影响和各因素的综合作用,则需涉及多学科的知识。因此,要真正对一项或一类岩土工程风险进行鉴别,并提出治理对策,则必须由科研、勘察、设计、施工等多学科科技人员参加,同时要取得主管部门领导和当地群众的大力支持,协同作战,方能作出最科学的治理决策。
1岩土工程风险分析方法
长期以来处理岩土工程的风险问题主要采取定值论的方法,用安全系数来表示风险程度。认为只要采用了适当的安全系数,就能保证工程的绝对安全。这虽然也是一种处理工程问题的方法,并且已经积累了相当丰富的经验。可是传统方法毕竟还是不完备的,它无法提供说明工程可靠性的评价指标。所谓可靠性是指一个系统在给定的条件下和预计的时间内完成规定功能运行的概率。可靠性在系统工程中占有很重要的地位,它不仅直接反映系统的质量指标,而且关系到整个系统的成败。一个复杂的系统往往有许多子系统或元件以一定的组合联系在一起的,其中某一部分的失效都会影响整个系统。风险分析的目的在于既对各个子系统的可靠性作出估计,也要评价它们在构成大系统的可靠性中起什么样的作用,从而控制薄弱环节以提高整个系统的可靠性。
对岩土工程来说,我们可以把整个工程看成一个大系统,并把它分解为若干个子系统或单元,运用风险分析的一些基本原理,分析设计所冒的风险以及在经济上承担的风险,并把所冒的风险限制在人们可以接受的限度以内,这亦称为风险分析。其目标是使可能达到极限状态的概率足够地小,因此又称为概率极限状态设计。
2岩土工程风险分析的内容
2.1岩土工程的安全系数与可靠性
在岩土工程中,安全系数FS 一般由下式定义:
式中:—系统有效运行能力的估值下限;
—对系统需求的估值上限。
与结构工程相比,岩土工程设计中有更多的不定性和近似性,这是因为土的性状非常复杂,人们对于影响土质条件的认识还很不充分,因此需要比较大的安全储备量来对付可能发生的偏差。
2.2岩土设计参数的概率分布
利用标准正态分布的累计概率函数计算破坏概率固然比较简单,但实际设计参数是否符合正态分布还需进行拟合度检验。
所谓拟合度检验就是先假设随机变量服从某一概率分布,然后在一定的显著性水平上来检验统计假设是否可信,如果可信就认为随机变量符合这一理论分布。
2.3荷载的概率估计
定期停留的活荷载时大时小,为了简化实用可以假定在一个停留期间其荷载大小是不变的。当然,每个停留期的长短和停留期之间的间隔可能都是不相等的。
3岩土工程风险分析的理论与实践
岩体是不确定性系统,即实际岩土工程中存在固有的不确定性。一切不确定性因素成为岩土工程的风险源,故而岩土工程的风险源研究主要集中于其中的不确定性研究。
这种不确定性包括客观和主观不确定性,前者主要有荷载环境的初始应力场、介质地质环境的岩性参数、不同施工环境与条件等;后者主要由于对岩体变形破坏机理认识不清,导致对岩土力学分析和模拟不足,如计算模型、参数的选取、条件的假定、简化计算、信息描述、测量精度以及设计施工数据与信息等。总体上涉及:随机性、模糊性、信息不完全性和信息处理的不确切性。这些不确定性正是受体的风险源。不确定性反映在时间和空间上,时间不确定性用随机过程描述,空间不确定性可用随机场描述。
如果一个基本变量的不确定性对极限状态有较大影响,就应视为不确定性变量来考虑。不确定性在岩土工程中是普遍存在的,在工程的所有阶段,工程师们都会遇到不确定性:如选址差或地质包含未显露出的弱点;场地材料特性调查不充分;需确定的参数值(强度,渗透性)不清;分析得到的重要数值的准确性(如安全系数)等因素,这此因素影响设计的安全性。在很多情况下,含有不确定性因素的设计是在实际施工时才完成的。因此,在进行岩石力学与工程问题的研究、设计、施工和工程处理活动中进行风险分析非常必要,且意义重大。
4岩土工程基于风险的设计
岩土工程问题设计方法可分为两大类:
4.1依赖规范、规则、公认的惯例设计的多数常规工程;
4.2研究长期运行的潜在风险,以不可能完全消除风险、以较高造价降低风险达到可忽略的水平为特征。运用可靠性分析原理进行风险分析,其目标是使可能达到极限状态的概率足够小,将工程风险限制在可接受的范围内。岩土工程风险分析的应用,就是对实际工程进行概率极限状态设计,在此基础上进行风险决策。
由于岩土工程自身的特点,不能将现有的较为成熟的上部结构可靠性分析方法不加区别地、简单地移植过来,必须对岩土体的赋存环境及其所受动、静载作用效应进行研究,分析岩土体的物理力学特性,正确运用概率论、统计学、模糊数学、信息熵等理论方法,进行不确定性描述,提出正确的概念与方法。失效概率通过对设计变量相联系的不确定性进行系统分析来求得,风险分析的相关的步骤有:(1)收集信息,确立不确定性因素;(2)模拟功能和结果,包括估计不确定性的风险;(3)收集附加信息,修正参数,在此基础上做方案选择决策。这使得设计方法更为复杂,但设计更为经济。
当然,在岩土工程中,概率方法不能替代传统方法,它作为一种工具,只是有效地补充传统方法。大量的设计会由工程师和业主讨论直到业主(或认知保险公司)在造价和风险之间寻求一个可接受的平衡,这才是真正意义上的优化设计。比如,边坡优化设计断面的综合影响因素包括:岩土体强度指标、工程的重要程度、建设区经济发展指标等。地基条件对土木工程反映敏感,NMH Allalaby 研究了建筑工程中地基风险对工程费用的影响,经济指标衡量的场地效益可用风险模拟加以描述。
5岩土工程风险分析待研究的问题
岩土工程风险分析的工程应用,包括优化设计和风险决策具有极大的实践价值。但由于岩土工程本身的不确定性特点,其风险分析面临更复杂的挑战。
5.1实际应用方面最根本的问题是对不确定性因子的合理描述。对风险源的辨识,直接影响进入模型的风险因素选取、风险因子之间的相关性确定,岩土工程还只能根据专家经验作一些定性的研究。如何结合工程背景、有限样本、风险理论建立一套系统的风险辨识方法,以及风险源辨识的可视化研究,具有重要的研究意义。
5.2实际工程很难清楚确定工程的临界情形,目前能做到的定量风险估计是基于人为假定的系统失事。岩土工程多处于多场耦合作用的赋存环境,对复杂系统,状态变量众多且特性各异,极限状态方程往往是非线性的,为了建立合理的功能函数,需进行失效模式的仿真研究以弄清失效机理,并研究适于材料非线性、动力系统的随机有限元算法。
5.3应用现代信息技术进行风险分析,在可靠性评估中应用信息融合技术,以及数据挖掘技术。数据挖掘基于粗糙集理论,不需要预先给定某些特征或属性的数量描述,如统计学中的概率分布、模糊理论中的隶属度或隶属函数等,而是直接从给定问题的描述集合出发,通过不可分辨关系和不可分辨类确定给定问题的近似域,从而找出该问题中的内在规律。粗糙集理论同模糊集、神经网络、证据理论一起,成为不确定性计算的一个重要分支。
6岩土工程风险分析与应用展望
尽管人们对风险分析的应用存在多种的疑虑或偏见,但长期以来,对于岩土工程这样的不确定性因素较多、量测实验数据有限、模型误差大的介质,工程师的认识依然是从概率现象入手的,研究的结果和评价也须以概率的形式表达。实践证明,利用各种不确定性研究方法,使用定量风险分析作为决策工具或传统设计的补充,在相当程度上可给决策者提供更多的辅助评价信息。
在风险分析中,概率方法的优点是能分析材料参数的变异性和其他方面的不确定性,其计算结果提高了置信程度。但并不是用一个“破坏概率”代替“安全系数”,问题本身就完全解决了。应当指出,对边坡稳定、结构动力稳定性、大坝破坏、洪水演算、渗透等的确定性分析结果是综合风险评估方法的重要基础。应将风险分析与确定性分析结合考虑,共同作为决策依据。
参考文献
[1] 刘春原,阎澍旺.岩土参数随机场特性及线性预测[J].岩土工程学报,2002(05).
[2] 郭宏.谈岩土工程的可靠性设计[J].山西建筑, 2002(07).
[3] 陈正贵.对岩土工程勘察方案分析的探讨[J]. Chinas Foreign Trade,2010(12).
[4] 栗心辉.可靠度分析方法计算强夯影响深度研究[J].现代物业(上旬刊),2011(07).
[5] 杨漫熙.浅谈强化岩土工程勘察的措施与手段[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2010(05).
摘要:对于岩土工程风险的分析可以用经济损失来表述,也可以用失效概率来表示,国外有一些先进的岩土工程风险评定方法,认为岩土风险与时间和空间都是有着密不可分的关系的,岩土工程系统的设计对于风险分析也有非常高的要求,并且要根据工程师的设计得出风险评定结果,进行风险分析是岩土工程的基础,文章就岩土工程风险分析及应用进行探讨。
关键词:岩土工程;工程风险;应用
岩土工程中的风险,其形成、发展、以至失事成灾,概括起来可以说是自然与人为因素共同影响的结果,但具体来看,影响因素是各种各样的,要正确分析各因素对工程设施的影响和各因素的综合作用,则需涉及多学科的知识。因此,要真正对一项或一类岩土工程风险进行鉴别,并提出治理对策,则必须由科研、勘察、设计、施工等多学科科技人员参加,同时要取得主管部门领导和当地群众的大力支持,协同作战,方能作出最科学的治理决策。
1岩土工程风险分析方法
长期以来处理岩土工程的风险问题主要采取定值论的方法,用安全系数来表示风险程度。认为只要采用了适当的安全系数,就能保证工程的绝对安全。这虽然也是一种处理工程问题的方法,并且已经积累了相当丰富的经验。可是传统方法毕竟还是不完备的,它无法提供说明工程可靠性的评价指标。所谓可靠性是指一个系统在给定的条件下和预计的时间内完成规定功能运行的概率。可靠性在系统工程中占有很重要的地位,它不仅直接反映系统的质量指标,而且关系到整个系统的成败。一个复杂的系统往往有许多子系统或元件以一定的组合联系在一起的,其中某一部分的失效都会影响整个系统。风险分析的目的在于既对各个子系统的可靠性作出估计,也要评价它们在构成大系统的可靠性中起什么样的作用,从而控制薄弱环节以提高整个系统的可靠性。
对岩土工程来说,我们可以把整个工程看成一个大系统,并把它分解为若干个子系统或单元,运用风险分析的一些基本原理,分析设计所冒的风险以及在经济上承担的风险,并把所冒的风险限制在人们可以接受的限度以内,这亦称为风险分析。其目标是使可能达到极限状态的概率足够地小,因此又称为概率极限状态设计。
2岩土工程风险分析的内容
2.1岩土工程的安全系数与可靠性
在岩土工程中,安全系数FS 一般由下式定义:
式中:—系统有效运行能力的估值下限;
—对系统需求的估值上限。
与结构工程相比,岩土工程设计中有更多的不定性和近似性,这是因为土的性状非常复杂,人们对于影响土质条件的认识还很不充分,因此需要比较大的安全储备量来对付可能发生的偏差。
2.2岩土设计参数的概率分布
利用标准正态分布的累计概率函数计算破坏概率固然比较简单,但实际设计参数是否符合正态分布还需进行拟合度检验。
所谓拟合度检验就是先假设随机变量服从某一概率分布,然后在一定的显著性水平上来检验统计假设是否可信,如果可信就认为随机变量符合这一理论分布。
2.3荷载的概率估计
定期停留的活荷载时大时小,为了简化实用可以假定在一个停留期间其荷载大小是不变的。当然,每个停留期的长短和停留期之间的间隔可能都是不相等的。
3岩土工程风险分析的理论与实践
岩体是不确定性系统,即实际岩土工程中存在固有的不确定性。一切不确定性因素成为岩土工程的风险源,故而岩土工程的风险源研究主要集中于其中的不确定性研究。
这种不确定性包括客观和主观不确定性,前者主要有荷载环境的初始应力场、介质地质环境的岩性参数、不同施工环境与条件等;后者主要由于对岩体变形破坏机理认识不清,导致对岩土力学分析和模拟不足,如计算模型、参数的选取、条件的假定、简化计算、信息描述、测量精度以及设计施工数据与信息等。总体上涉及:随机性、模糊性、信息不完全性和信息处理的不确切性。这些不确定性正是受体的风险源。不确定性反映在时间和空间上,时间不确定性用随机过程描述,空间不确定性可用随机场描述。
如果一个基本变量的不确定性对极限状态有较大影响,就应视为不确定性变量来考虑。不确定性在岩土工程中是普遍存在的,在工程的所有阶段,工程师们都会遇到不确定性:如选址差或地质包含未显露出的弱点;场地材料特性调查不充分;需确定的参数值(强度,渗透性)不清;分析得到的重要数值的准确性(如安全系数)等因素,这此因素影响设计的安全性。在很多情况下,含有不确定性因素的设计是在实际施工时才完成的。因此,在进行岩石力学与工程问题的研究、设计、施工和工程处理活动中进行风险分析非常必要,且意义重大。
4岩土工程基于风险的设计
岩土工程问题设计方法可分为两大类:
4.1依赖规范、规则、公认的惯例设计的多数常规工程;
4.2研究长期运行的潜在风险,以不可能完全消除风险、以较高造价降低风险达到可忽略的水平为特征。运用可靠性分析原理进行风险分析,其目标是使可能达到极限状态的概率足够小,将工程风险限制在可接受的范围内。岩土工程风险分析的应用,就是对实际工程进行概率极限状态设计,在此基础上进行风险决策。
由于岩土工程自身的特点,不能将现有的较为成熟的上部结构可靠性分析方法不加区别地、简单地移植过来,必须对岩土体的赋存环境及其所受动、静载作用效应进行研究,分析岩土体的物理力学特性,正确运用概率论、统计学、模糊数学、信息熵等理论方法,进行不确定性描述,提出正确的概念与方法。失效概率通过对设计变量相联系的不确定性进行系统分析来求得,风险分析的相关的步骤有:(1)收集信息,确立不确定性因素;(2)模拟功能和结果,包括估计不确定性的风险;(3)收集附加信息,修正参数,在此基础上做方案选择决策。这使得设计方法更为复杂,但设计更为经济。
当然,在岩土工程中,概率方法不能替代传统方法,它作为一种工具,只是有效地补充传统方法。大量的设计会由工程师和业主讨论直到业主(或认知保险公司)在造价和风险之间寻求一个可接受的平衡,这才是真正意义上的优化设计。比如,边坡优化设计断面的综合影响因素包括:岩土体强度指标、工程的重要程度、建设区经济发展指标等。地基条件对土木工程反映敏感,NMH Allalaby 研究了建筑工程中地基风险对工程费用的影响,经济指标衡量的场地效益可用风险模拟加以描述。
5岩土工程风险分析待研究的问题
岩土工程风险分析的工程应用,包括优化设计和风险决策具有极大的实践价值。但由于岩土工程本身的不确定性特点,其风险分析面临更复杂的挑战。
5.1实际应用方面最根本的问题是对不确定性因子的合理描述。对风险源的辨识,直接影响进入模型的风险因素选取、风险因子之间的相关性确定,岩土工程还只能根据专家经验作一些定性的研究。如何结合工程背景、有限样本、风险理论建立一套系统的风险辨识方法,以及风险源辨识的可视化研究,具有重要的研究意义。
5.2实际工程很难清楚确定工程的临界情形,目前能做到的定量风险估计是基于人为假定的系统失事。岩土工程多处于多场耦合作用的赋存环境,对复杂系统,状态变量众多且特性各异,极限状态方程往往是非线性的,为了建立合理的功能函数,需进行失效模式的仿真研究以弄清失效机理,并研究适于材料非线性、动力系统的随机有限元算法。
5.3应用现代信息技术进行风险分析,在可靠性评估中应用信息融合技术,以及数据挖掘技术。数据挖掘基于粗糙集理论,不需要预先给定某些特征或属性的数量描述,如统计学中的概率分布、模糊理论中的隶属度或隶属函数等,而是直接从给定问题的描述集合出发,通过不可分辨关系和不可分辨类确定给定问题的近似域,从而找出该问题中的内在规律。粗糙集理论同模糊集、神经网络、证据理论一起,成为不确定性计算的一个重要分支。
6岩土工程风险分析与应用展望
尽管人们对风险分析的应用存在多种的疑虑或偏见,但长期以来,对于岩土工程这样的不确定性因素较多、量测实验数据有限、模型误差大的介质,工程师的认识依然是从概率现象入手的,研究的结果和评价也须以概率的形式表达。实践证明,利用各种不确定性研究方法,使用定量风险分析作为决策工具或传统设计的补充,在相当程度上可给决策者提供更多的辅助评价信息。
在风险分析中,概率方法的优点是能分析材料参数的变异性和其他方面的不确定性,其计算结果提高了置信程度。但并不是用一个“破坏概率”代替“安全系数”,问题本身就完全解决了。应当指出,对边坡稳定、结构动力稳定性、大坝破坏、洪水演算、渗透等的确定性分析结果是综合风险评估方法的重要基础。应将风险分析与确定性分析结合考虑,共同作为决策依据。
参考文献
[1] 刘春原,阎澍旺.岩土参数随机场特性及线性预测[J].岩土工程学报,2002(05).
[2] 郭宏.谈岩土工程的可靠性设计[J].山西建筑, 2002(07).
[3] 陈正贵.对岩土工程勘察方案分析的探讨[J]. Chinas Foreign Trade,2010(12).
[4] 栗心辉.可靠度分析方法计算强夯影响深度研究[J].现代物业(上旬刊),2011(07).
[5] 杨漫熙.浅谈强化岩土工程勘察的措施与手段[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2010(05).