岩土工程的可靠度研究浅述

纵 雷

（无锡市勘察设计研究院有限公司，江苏 无锡 214000）

一、前言

在岩土工程当中，传统的分析方法就是定值分析法，但是由于工程中各要素的不确定性，采取定值分析法分析出来的各项数据和实际情况都存在差别，所以出现了一种新的方法：可靠度分析法。可靠度分析法从产生以来不断地发展，并在定值分析法的基础上，不断吸取经验，完善自身。在本文中，笔者也会对可靠度分析法的特点，以及各个计算方法的适用和优缺点进行剖析。

二、传统岩土工程的概述

在用传统的方法计算岩土工程的时候，一个重要的参照指标就是安全系数，其所有的参照的数值比如岩土的物理学指标还有岩土所承受的压力都是确定的，所以经过一系列的计算，其最终得到的结果也是相对确定的。这种方法是传统上的计算方法，它有着一个很大的弊端，就是没有考虑到各个参数在实际施工当中是有变化的，每个工程的性质不一样，安全系数对于它们来说意义也都不一样。换句话说，安全系数有多高对整个工程的安全程度来说，并不是全部的指数。大家都知道，土体自己是在不断变化的，其测量的指标也是不确定的，所以所测量的物理力学指标就有一定的离散性；并且，岩土所承受的重量是不一定的。因此，这就造成了土体响应的不确定性。通过公式计算出来的数据只是针对一种或者某一类响应的估测，和实际的结果可能会存在出入。因此，人们开始逐渐摒弃了传统的定值分析法，产生了新的分析方法--可靠度分析法，并不断发展。

三、可靠度的概述

通过上文所述可以看出，在一个工程在原先设计的时候，所参考的各项因素都是会随时变化的，所以对于结构物来说，它的设计具有不确定性，按照原本的设计所建造出来的结构物，我们不能保证其绝对的安全，这是大家都知道的。但是传统意义上的计算方法采取的是定值法，它的意思就是说，只要设计时各项指标都符合标准，理论上，按照该设计建出来的构造物是肯定安全的。但是，如果用可靠度的理念来分析这个问题，得出的结论就是不一样的。它强调的是按照这项工程的设计，建造出来的结构物一定是有风险的，只是风险有大有小。可靠度分析法是在常规的定值分析法上面建立的，其在解题思路和计算方法上都有很大的飞跃。因此，该种方法在近20年当中飞速地发展，在建筑物进行设计的时候得到了很大的应用。同时，可靠分析法和定值分析法是相辅相承的，二者并不矛盾，前者是在完善后者的基础上建立起来的，后者为前者提供了发展所需的资料。在可靠分析法当中，重要的因素就是经验和数据，这些在定值法中都可以找到。定值法是衡量工程质量安全以及优异程度的统一指标，同时也可以对工程中多变的因素进行定量分析。

四、可靠度分析的特征

1 在用可靠性分析法分析时，所采取的计算方法、解题技巧都和传统意义上的计算方法、解题思路不一样，而且比传统的解题方法更加符合实际，所以更科学、合理。

2 在运用可靠度分析法的时候，其度量有一个统一的指标，该指标是关于结构的安全的，对于会出现的各种多变的因素，都会对其进行定量的考虑，使整个建筑物在设计的时候更加的可靠和安全。

3 早期是先由定值设计法，经过多定值设计法中存在的各项弊端不断总结经验和改正，发展出了可靠度分析法，可靠度分析法是新出来的一种分析方法，必须依靠定值法做提供的一些资料参考，才可以不断地完善自身。

五、几种常见的计算方法的比较

可靠度分析的计算方法很多，一般运用比较多的就是蒙特卡罗法、一次二阶距法、JC法、高次高阶矩法等等，通过分析研究，可以得出的结论是，在运用一次二阶距法的时候，一定要对变量进行当量正态化，因为在岩土工程当中，对数正态分布对于那些不确定的因素影响很大。但运用一次二阶距法的时候，运算量很大，并且过程复杂冗长，计算出来的结果和实际会存在很大的差距。在可靠度的失效概率比较小的时候，就不要用蒙特卡罗法，因为不适合；Duncan法是对上述两个方法的完善与改进，是最常用的一种可靠度的分析方法，它计算比较准确而且也不复杂，受人们欢迎。

六、可靠度分析法的发展

相对于传统的定值分析法来说，可靠度分析法无论是在解题方法、计算公式还是在概念上、最终结果的表示上都远胜于定值分析法，它要比前者更加的精确和科学，所以在土木工程当中，我们会看到可靠度分析法越来越多的被运用。但是在岩土工程中，可靠度分析法发展的还不是很快，还要有很长的一段时间。在国外，很多岩土工程都采用了可靠度分析法，并且也取得了一定的成功，给我们提供了很好的案例。但是，在岩土工程的领域，很多工程师对可靠度分析法还是有自己一些不一样的看法，还有一点是因为很多的工程师并不熟悉概率统计的理论，对如何使用可靠度分析法还存在着疑惑，但是就可靠度分析法本身来说，其还不是完美的，还存在着各种各样的问题，有待专业人士的解决。就算专业人士对这些问题作出了解答，但是对于工程师来说，其还是不能完全地理解与接受。这就对从事可靠度研究的专业人士提出了要求，要使得理论能够更加通俗易懂，并且方法也能更加简便易行。就中国的实际情况，可靠度分析法在岩土工程当中还没有广泛运用，只是处在萌芽的时期，只要有正确的发展对象和发展方法，通过自我的不断完善，还是有不断提升的空间的。

结语

我国岩土工程的可靠度研究还是处在发展阶段，其计算方法、解题思路较定值分析方法来说已经进步了很多，但分析其自身，还是会发现很多的问题，这就要求各方人士共同努力，解决这些问题，简化计算方法，使得可靠度分析方法可以在岩土工程当中得到越来越广泛地运用。

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