环境岩土不确定性分析及工程勘察风险评估论文

环境岩土的不确定性分析及工程勘察风险评估【摘要】提高城市现有空间的利用率是在城市土地资源有限的大背景下合理开发和利用城市空间资源的重要途径，城市建筑建设的地下化和高层化便是提供城市现有空间利用率的具体表现。为了能够为日后的城市建设提供提供更加可靠的技术支持，需要对城市的环境岩土特性及其条件进行全面地了解，将因为城市环境岩土的不确定性导致的工程勘察风险等级降到最低。本文以环境岩土的不确定性和工程勘察风险的评估原理为基础，分析和探讨了岩土工程勘察风险控制的相关控制方法。

【关键词】工程勘察；城市环境岩土；不确定性分析；风险评估

前言

城市岩土工程是一项高度综合、非常系统的工作，不论是工程勘察、工程设计、工程监测还是工程施工，均具有非常高的专业性。从岩土工程师的角度来看，怎样依照地质条件和工程目的来建设符合设计要求、满足使用标准的优质工程才是他们关心的重要问题之一。因此解决工程建设当中的岩土技术问题的重要性便体现了出来。然而，城市环境岩土存在着诸多的不确定性。导致城市环境岩土不确定性的重要原因主要有两个方面：岩土自身的不确定性和岩土勘察人员自身认知问水平的限制。为了能够为日后的城市建设提供提供更加可靠的技术支持，需要对城市的环境岩土特性及其条件进行全面地了解，尽可能降低工程的勘察风险。

1 环境岩土的不确定性以及工程勘察风险

1.1 环境岩土的不确定性

地质体是环境岩土工程勘察的主要对象，它在漫长的地质活动当中逐渐形成的，工程勘察人员无法利用肉眼进行直接观察或者利用手进行直接触摸。岩土体的成因不同，导致其不确定性的因素也具有很大差异。导致城市环境岩土不确定性的重要原因主要有两个方面：首先，岩土自身的不确定性，即自然形成的岩土垂直方向上的变异性以及层面界限的模糊性均是人根本无法进行控制的。其次，岩土勘察人员自身认知问水平的限制。岩土勘察人员在进行勘察时所采用的钻探试验方法、样本抽样方式、试验操作、测试以及取值计算等均是随机分布的，这也导致了环境岩土的不确定性。

因此，岩土工程勘察的不确定性可以总结为以下几个方面的内容：第一，岩土体本身的空间变异性。岩土体在形成的过程中不仅需要经过长时间的历史变迁，还需要经受多重的沉积作用，尤其是物理力学作用在空间作用上无规律性，导致岩土体表现出各向异性以及非均质性；另外，岩土工程勘察人员在对岩土体进行工程勘察的过程中，各种误差和偏差在所难免，也导致了岩土工程勘察的确定性。第二，试验方式选取的随机性。岩土试验的确定由试验人员及其现有的试验仪器来确定，其中，试验人员的主观性在其中发挥着重要作用，由此的误差不可避免。第二，计算公式的不确定性。通常为了降低计算的繁琐程度，在定量分析岩土工程勘察结果时的理论公式、经验公式以及半经验公式均是在一系列假定与某些简化

处理之后获得的，这样的处理必然导致计算结构和岩土实际情况的差异。

1.2 岩土工程勘察的不确定性评估与风险等级确定

第一，岩土工程勘察的不确定性评估。岩土工程勘察工作需要在地基土层空间的查明工作中确定以下两个方面的内容：土的类别及其空间变化。首先，土的类别主要是要查明该区域的土是粉细砂、砂质粉土还是粘土。其次，土的空间变化主要是对土类出现变化的具体空间位置进行确定，例如，分层界限的标高、深度等等。为了严格有效保证岩土工程勘察的无产能够被有力控制在有效范围内，必须要严格控制确定土的类别及其空间变化过程中的误差。影响土的类别确定的准确性的因素主要包括以下方面：土类复杂性、技术水平、勘探方法、室内土的分类指标试验等；影响土类空间变化的因素主要包括以下几个方面：技术水平、勘探方法、高程测量精度、定位测量精度、勘探环境、仪器精度、土类土层的差异性等等。岩土工程勘察的不确定性评估具有高度的系统性，因此，只要土的类别及其空间变化（包括下属的各种因素）的勘测出现问题，便会影响整个岩土工程勘察的不确定性评估精度。

第二，岩土工程勘察的风险等级确定。经过有效解释风险结果之后，并能够对风险事故的等级进行确定。判定的依据参考见表1。

观察上述表格我们知道，风险发生概率等级主要分为ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、ⅴ等五个等级，其判断标准是环境影响程度、经济损失情况以及人员伤亡等级。如果发生了上述两种以上（包括两种）的损

失情况，风险发生概率等级的判定则需要采用就高原则。

2 岩土工程勘察风险控制的相关控制方法

第一，在第一类不确定性因素中，即岩土自身的不确定性，由于岩土体自身的不确定性是天然的，问题本身就成为重要的风险管理点。岩土的工程地质问题主要有：岩溶的工程地质问题，黄土湿陷性工程地质问题，河床漫滩相的流砂、潜蚀和砂土液化问题，厚层沉积盆地的软弱下卧层问题，地震频发区的场地和地基的稳定性问题，基岩山区的滑坡、崩塌、泥石流问题，岩石地基的软弱结构面问题，冻土地区的冻融问题，以及软土地基的人工治理问题等等。不同的场地可能有不同的工程地质问题，也就不同的解决方法。首先提出问题，然后去验证它，回答是有还是没有，结合工程实际，解决具体岩土工程问题，提出地基与基础设计方案，并应满足工程适用性、安全性、耐久性、经济性和可持续发展性。

第二，在第二类不确定性因素中，即人的认知程度的不确定性，它的风险控制管理点存在于对有关规范的理解程度和执行水平，不同的人是存在差异的。比如在取样、运输、样品制备、试验操作、取值、计算等。不同的人会得出不同的结果，甚至同一个人，同一个样品也会得出不同的结果。岩土参数大多服从正态分布或对数正态分布，用概率统计方法，根据工程需要设置不同参数置信水平，得出不同置信水平的参数统计值。作为岩土工程师，必须做到的，就是认真执行有关规范，尽量缩小人为因素带来的误差，就等于最大限度的控制了风险。

3 结束语

城市环境岩土问题主要是指在城市进行大型的岩土工程活动当中造成的环境问题，目前已经成为城市的主要环境问题之一，直接制约着城市的可持续发展。尤其是在城市化进程持续快速发展的今天，城市环境岩土的不确定性对城市发展造成的不利影响越来越大。分析环境岩土的不确定性，并对工程勘察风险进行科学评估，其现实意义重大。

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