建筑边坡支护设计可靠性的分析

2020-03-01魏世贤WEIShixian

价值工程 2020年36期

魏世贤WEI Shi-xian

（西南有色昆明勘测设计（院）股份有限公司，昆明650217）

0 引言

建筑边坡支护设计可靠性分析是在上个世纪60年代末提出的，它是评价边坡工程状态的一种新方式。能如实反映边坡岩体的性质、地下水、计算机模型等的不确定性，它和传统的确定性理论相比，能对边坡工程的实际状况，解释确定性理论无法解决的工程问题，边坡工程可靠性分析之所以取得长足发展，是由于工程设计和分析中不可避免会涉及到大量的不确定因素，不管是岩体的性质，还是破坏机理等等都会引发建筑物失稳。尤其是随着现代科学技术的飞速发展，边坡工程逐步的复杂化和大型化，人们可能会遇到各种裸露的岩土、铁路边坡、坝体边坡等等，综合考虑到岩土工程的不确定因素以及评价边坡工程的安全程度，需要使用可靠度分析的方式，重点探讨建筑边坡支护设计可靠性的影响因素。

1 建筑边坡支护设计可靠性分析的必要性

建筑物的切坡、水库的暗坡、隧洞进出口边坡等等都和边坡稳定性有关。边坡失稳不仅会影响工程进度和施工质量，而且也会造成人员伤亡。因此，不管是在土木工程建设还是水利水电施工，都应该将边坡稳定性放在首要位置。虽然在一定范围内，我国科学信息技术取得了一定的进步，但是对边坡工程稳定性分析和处理技术的研究仍是较为薄弱的，实践远远的超过理论。因此，在进行边坡支护设计可靠性分析时，应该采取有效方式，研究不同类型的边坡稳定性，才能采取有针对性的防范方式。现阶段建筑边坡支护设计应该考虑到自身的承载能力，使用现有的资源，然而强度不高，岩体由于结构面切割会出现不匀质和各项异性。伴随着现代施工技术的发展，电子信息技术广泛使用，先进的施工机具检测仪器日趋完善。在进行复杂岩土工程问题探究时，可以借助信息化技术建立完善的系统研究工作，融入力学、地质学等等，将工程研究问题落实到实处，边坡工程设计专业非常广泛，在进行稳定性分析时不可能面面俱到，此时，必须要重点掌握研究的重点内容，不能杂乱无章，有机结合边坡工程的相关内容，这也是岩土工程的灵魂。由于边坡支护设计可靠性分析，它是多学科知识以及工程实践经验的积累，要考虑到岩土条件差异，掌握各类学科知识内容，加大人员的技术探究。因此，对建筑边坡支护设计可靠性分析具有至关重要的现实意义，也为从事工程研究的技术人员提供必需的基础支撑。

2 边坡支护设计可靠性分析的现状

我国幅员辽阔，山体众多，山区自然灾害的发生和边坡有着密切联系。例如：崩塌、滑坡、泥石流等等，严重威胁人们的生命财产安全。常见的边坡工程有自然边坡、人工边坡、以及土质边坡等等，它是根据不同的性质进行划分的。而建筑边坡支护设计可靠性起源于上个世纪60年代，它对岩土性质不确定性进行分析。原则上，在进行工程可靠性方法探究时，能够解决常见的岩土工程问题，主要包括对岩土工程结构物的设计和优化，岩土结构物的性状预测需要分析建筑物地基的孔隙、水压、固结特点、水平位移等等。在进行地质勘探资料统计分析时，还可以使用概率地质剖面模拟以及各种参数概率，分析表达的方式，建立数学模型，及时地对数据资料进行检验修正和更新。尤其是在经济的推动之下，我国高层超高层建筑拔地而起，在有关建筑边坡支护设计可靠性研究时，国内相关文献迅速发展。不管是山体边坡，还是铁路矿山边坡等等，都以边坡可靠性分析与经济评价作为主要内容。在研究初期，多采用正态分布的方式。客观来讲，边坡工程可靠性分析仍处于理论研究阶段，需要建立完善的设计和分析规范，评价可靠性分析的确定性元素。然而，绝大多数的设计人员对岩土不确定性的认识不足。再加上分析方法较为复杂，严重影响了建筑边坡支护设计可靠性的推广，大大地降低该方式的经济性。然而，边坡工程可靠性分析了方向却是正确的，能真实地反映出客观和人为的不确定因素，逐步用于工程实践。

3 边坡支护可靠性的影响因素分析

现阶段，在进行建筑边坡支护设计可靠性分析时，要重点分析以下几个方面的影响因素：第一，地质构造。地质构造，它和边坡地段的岩层、断层、裂缝发育程度以及新构造运动特点有着密切联系，在区域构造复杂、褶皱较为强烈的区域，会发生大面积的滑坡崩塌等。第二，岩石类型，由于岩石类型不同，这就导致物质它的力学性质存在着较大的差异。坚硬的岩石可以形成高边坡，不会发生大面积的滑坡灾害，而软弱岩石不会形成高边坡，即使能够形成高边坡，它的稳定性较差，会发生顺层滑动。第三，风化程度。风化程度也是影响边坡变形和稳定性的又一因素，需要根据野外观察以及室内实验进行分析。通常情况下，影响风化的速度的原因，有以下两个层面：一方面，会受到边坡坡向和地层向的影响，绝大部分的建筑物，它的边坡坡向和地层的倾向是不同的，如果发生大量的降雨，雨水下渗量少，导致边坡整体分化程度较低。另一方面，也会受到岩性的影响，不同岩石的风化速度是不同的，也就意味着，他们分化的程度也不相同，加上各种因素的相互影响，和相互作用，边坡发生严重的变形破坏。尤其是软质岩类的岩石，边坡和硬之类的岩石相比，边坡变形破坏的可能性较大，速度较快，容易发生失稳。第四，岩层产状。岩层产状对边坡空间几何关系的影响也是十分显著的，岩层倾向和边坡坡向相反时，边坡较为稳定，如果发生偏差则边坡的安全性大大削弱。边坡不稳定破坏的方式主要有大块崩落和崩塌，如果岩石的岩性较为松软，边坡不稳定，破坏方式则是小块散落。如果岩石力学性质较弱，这时边坡容易发生整体滑坡，给工程治理造成极大的困难。第五，植被。植被，它的类型和覆盖率对建筑物边坡支护设计也有着一定的影响，也就意味着，植被覆盖率越高，尤其是根系较为发达的乔木，越有利于表层风化层土壤固定，有效抑制泥石流的发生，全面提高边坡工程的安全性能。反之，如果破灭植被，它的覆盖率越低，这时会发生破灭泥石流，导致边坡安全性下降。除此之外，也会受到周边环境的影响、支护措施的选取、地下水的影响等因素，如果过量的水流冲刷岩坡，会出现临空面，导致岩体失去支撑，诱发边坡失稳。同时，也会受到边坡形态的影响，边坡形态通常是指高度、平面形状、周围的临空条件等等，如果坡高越大，坡度越陡，稳定性越是不足[1]。

4 建筑边坡支护设计存在的问题

4.1 设计前期的准备工作不充足

在城市建筑工程不断扩大的今天，边坡支护设计逐渐受到越来越多的重视，岩土工程支护技术存在着或多或少的问题。为了保证支护工程的稳定性和安全性，需要对存在的问题进行分析。在具体的建筑边坡支护设计过程中，人员准备不够充分。没有熟悉施工图纸，也没有进行施工图纸会审工作，忽视图纸信息的完整性、不符合国家相关工程的规范、可能忽视施工图纸以及各部分之间的坐标、标高等等，也没有做好工程的技术交底和安全交底工作，忽视了围挡周边管网建筑基础情况的摸排[2]。

4.2 施工和设计差异较大

在实际的支护工程建设之前，一般需要对支护工程进行全方位的规划设计，然而在实际操作过程中实际施工和设计相脱离，导致水泥土支护强度不够出现裂缝，严重影响工程建设质量。此外，绝大部分的施工建设企业过度追求利润最大化，会在施工建设中偷工减料，强制施工，频繁出现质量问题。绝大部分的设计人员在设计过程中方案受到传统设计模式的影响，没有对空间问题进行有效处理，沿用传统平面应变问题的模型，导致施工难以进行[3]。

4.3 缺乏有效的边坡工程灾害预防设计

边坡工程灾害预防设计贯穿在整个工程建设的生命周期边坡工程，由于设计不当，再加上外界因素的干扰，例如：暴雨、洪水、地震等等，也可能是由于人为的施工爆破、新的边坡工程建设、地基降水作用等等，会威胁到工程的使用年限[4]。

5 建筑边坡支护设计的具体途径

5.1 创新设计理念

在今后建筑边坡支护设计可靠性分析时，需要以工程建设质量监管安全建设为主，逐渐的形成施工监测，要以施工监测为导向，建立完善的信息反馈体系，改变传统的设计理念。在进行建筑边坡支护设计时，可以通过信息采集系统，将其设置在加固结构体系和相互作用的岩土体中，能有效地获得加固结构变形、加固结构内力、岩土体变形等相关重要信息。