路湛
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摘要:工程类比法在工程设计中应用广泛,在进行一个新工程的设计时,设计人员往往会很自然地参照以前设计类似工程时的经验。多种岩土规范在条文中强调在岩土工程的设计中应采用类比法,但规范只是给出了这么一个参考意见,并未给出类比法的准确定义,以及如何操作,可以说只给了一个概念性的方法,至于怎么使用,就看设计人员各显神通了,这给工程设计人员使用这一方法带来了一定的困惑。基于此,本文主要对工程类比法及其在滑坡治理工程中的应用进行分析探讨。
关键词:工程类比法;滑坡治理工程;技术应用
前言:工程类比法是一种应用广泛的概念性设计方法,但由于其推理体系的特殊性,目前还难于给出该方法的准确操作步骤。在对工程类比法进行深入分析的基础上,采用模糊数学的方法给出了滑坡治理工程相似度的定义及计算公式,并结合数据库技术,研制了一个滑坡治理工程类比法程序。工程应用表明,该程序对于确定合理的滑坡治理方案可起到较好的辅助作用。
一、岩石工程滑坡治理相似度分析研究
1.1、滑坡治理工程相似度的影响因素
相似度反映的是两个工程的综合相似程度,因此原则上与滑坡治理工程有关的一切因素都属于分析对象。不过由于地震、施工等因素变化较大,不易考虑,且地震因素不可预测、施工因素可人为控制,因而这两个因素一般不考虑;而其它因素如滑坡规模、滑面深度、坡体高度、滑动类型、滑坡的变形阶段、边坡角、滑坡推力、坡体结构类型及地下水等因素都是需要考虑的。而上述影响因素中,坡体结构类型和地下水都属于工程地质水文条件,可归为一类;其他的因素都归为工程条件一类。
1.2、滑坡变形阶段、滑动类型、坡体结构类型的因素分析
对于滑坡变形阶段、滑动类型、坡体结构类型和地下水等无法用数量表示的影响因素,采用经验的和专家打分的方法确定两个滑坡治理工程在这些方面的相似度。相似度是为评价工程相似性而提出的一种半定量的经验性指标。在进行滑坡治理工程相似度的分析中,主要考虑滑坡的工程条件和工程地质水文条件两个方面。前者包括滑坡规模、滑面深度、坡体高度、滑动类型、滑坡变形阶段、边坡角、滑坡推力等,
二、工程类比法程序与应用
2.1、工程类比法程序
要快速地找到与正在设计的滑坡治理工程相似的工程,最好的方式是建立一个包含各种类型的滑坡治理工程的数据库并开发相应的搜索工具,以便快速地找到满足一定相似度要求的工程。本文在上述滑坡治理工程相似度确定方法的基础上,结合计算机数据库技术,开发了一个滑坡治理工程类比法程序。
在建立了滑坡治理工程实例数据库之后,可以研制了一个搜索程序,此搜索程序可根据用户设定的相似性条件搜索工程实例数据库,找到用户感兴趣的工程实例,为新的滑坡治理工程决策作参考。为了满足用户需求的灵活性,此程序在搜索时可灵活组合滑坡治理工程的相似性条件。从以往的案例数据的内容可知,影响滑坡治理工程相似性的因素可归纳为9种,分别为:工程条件滑坡规模、滑面深度、坡体高度、滑动类型、滑坡变形阶段、边坡角和滑坡推力及工程水文地质条件坡体结构类型和地下水。
2.2、综合因素的工程相似度的计算方法。
用户可以根据相似度判断两个滑坡治理工程的综合相似程度,并可以此作为一个工程可否借鉴另一个工程的经验的可信度依据。但在工程实例数据库中寻找类似工程时,用户可能并不仅仅对综合相似度高的工程感兴趣,可能单对滑坡规模相似的工程特别感兴趣,也可能单对滑坡推力相似的工程特别感兴趣,还可能对滑坡规模和滑坡推力同时相似的工程特别感兴趣,等等,这种兴趣可能随决策问题的不同而不同。
2.3、工程应用分析
岩石工程滑坡抢险救灾工程分析该滑坡的类型,边坡最大高度约为多少,初始设计将边坡分几个等级加固。
设计挖至某个等级的边坡坡脚时,不能一次性开挖范围过大,容易造成此级边坡发生了变形,为了保证安全,采取了临时刷方减载措施。比如,将第四级边坡的坡率放缓为1:2.6,这在一定程度上减缓了滑坡的变形速度。如果施工现场有连续几天的降雨,此级边坡的浅层滑动已十分明显,坡顶施工便道旁的后沿裂缝拉宽达5m左右,施工便道下错近3m,行车中断。同时由于施工单位没有采取有效的排水措施,致使大量山坡洪水源源不断地通过后沿裂缝注入滑体内,该范围坡体已基本处于整体失稳状态,如果不马上采取有效措施,随时都有整体滑下的危险。通过勘察了解,该滑坡的总体情况分析如下:滑坡规模总量约为多少?滑面深度约大概是多少米?坡体高度大约是多少米?滑动类型为牵引式总量多少?滑坡变形预测等级为几级?边坡角开挖后大约是多少,坡体结构类型分析等,地下水文状态和坡体局部出水的出水情况等分析。
在确定岩石工程滑坡的治理方案时,对于是否在坡脚设置抗滑桩存在一定的疑问,需经技术部门的集体研究,还是确定在坡脚设置一排抗滑桩,并取得了较好的效果。类比研究可将以往的案例数据,输入岩石工程滑坡治理工程类比法程序,并设置工程规模、滑面深度、滑动类型和地下水相似等组合条件,发现这些滑坡基本上都使用了抗滑桩,说明该程序提供的相似工程对于确定滑坡的治理方案具有较好的类比辅助作用。
三、岩石工程类比法要点分析 ??
应全面分析比较边坡工程与已有边坡的岩性、结构、自然环境、变形主导因素和发育阶段等方面的相似性,评价边坡工程的稳定性和发展趋势,并对下列不利条件进行分析:
1)边坡及其邻近地段滑坡、崩塌、陷穴等不良地质现象;
2)岩质边坡中的泥岩、页岩等易风化、软化岩层或软硬交互的不利岩层组合;?
3)土质边坡中网状裂隙发育,有软弱夹层,或边坡体由膨胀岩土组成;
4)软弱结构面与坡面倾向一致;或交角小于45度且结构面倾角小于坡角;或基岩面倾向坡外且倾角较大;
5)地层渗透性差异大,地下水在弱透水层或基岩面上积聚流动,断层及裂隙中有承压水出露;
6)坡上有漏水,加入收藏水流冲刷坡脚或因河水位急剧升降引起岸坡内动水压力的强烈作用;
7)边坡处于强震区或邻近地段采用大爆破施工;
工程类比法在工程设计中应用广泛,在进行一个新工程的设计时,设计人员往往会很自然地参照以前设计类似工程时的经验,主要的方式如下:
(1)采用模糊数学的方法给出了岩石滑坡治理工程相似度的定义及计算公式,比以往单凭经验确定两个工程的相似度的做法更为科学合理。
(2)收集整理了各种类型的典型滑坡,建立了一个滑坡治理工程实例数据库,并据此开发了一个滑坡治理工程类比法程序。
(3)工程应用表明,滑坡治理工程类比法程序对于确定合理的滑坡治理方案可起到较好的类比辅助作用。
结论:
阐述了现行岩土工程类比设计的主要思想和基本步骤,强调了概念设计的重要性,分析了类比设计存在的主要问题。为了解决这些问题,根据认知心理学的有关理论,综合性地探讨了岩土工程类比设计的基本原理与程式,阐明了类比原理、课题表征、类比检索与映射、解答迁移与修正,以及图式归纳与概括的内容。对工程类比法之实质与程式的这种明晰表述,将有助于岩土工程设计方法的逐步完善以及设计水平的不断提高。
参考文献:
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