近日，同济大学工程风险研究团队以胡金政博士研究生为第一作者，在《ASCE-ASME Journal of Risk and Uncertainty in Engineering Systems, Part A: Civil Engineering》期刊上发表了题为“Bayesian Framework for Assessing Effectiveness of Geotechnical Site Investigation Programs”^[1]的研究论文，报道了基于贝叶斯原理的岩土工程勘察方案优化分析的最新研究成果。

文章链接: https://doi.org/10.1061/AJRUA6.0001278

与结构工程不同，岩土和地下工程中涉及的土体材料不是人工设计材料，其性质需通过岩土勘察进行发现和刻画。目前，勘察方案的设计多依赖于主观判断，其有效性难以评价。为此，团队近年来基于信息价值理论，对岩土与地下工程勘察方案有效性的量化分析进行了系统研究。本论文是研究团队在岩土工程勘察定量评价方面取得的最新研究成果。

论文从信息价值分析的理念出发，基于贝叶斯理论给出了反映勘察数据降低岩土工程系统不确定性的方差折减率指标框架。该指标概念简单，通用性强，具有良好的数学性质。本文同时给出了基于预后验分析的计算方法，通过Bootstrap重抽样技术来定量分析计算中的统计不确定性。基于计算量的敏感性分析，可以实现在算力受限的情况下对边坡钻孔方案的有效优化。最后通过算例对本文方法的应用进行了讨论。

图1 边坡勘察方案降低不确定性概念示意图

图2 边坡随机场仿真模拟：（a）后验均值；（b）后验方差理论值；（c）后验方差计算值N = 50；（d）后验方差模拟计算值N = 100

图3 不同计算量下的方差折减率指标计算结果

研究结果表明，论文从信息价值分析的理念出发，基于贝叶斯理论给出的反映勘察数据降低岩土工程系统不确定性的方差折减率指标框架可以更加合理地评价边坡勘察方案的预期收益。计算方法兼顾了计算精度和计算效率，避免事先计算岩土工程系统失效的经济社会影响等难以确定的参数，降低了信息价值分析的应用难度，可以更方便地对勘察方案的优化布置提供依据。

近年来，工程风险团队在岩土勘察方案效应定量评价理论和方法方面开展深入研究,以相关理论和计算方法为主题发表多篇学术论文^[2-4]。本文^[1]是工程风险团队在岩土勘察方案效应评价领域取得的最新成果。

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[1] Hu, J. Z., Zheng, J. G., Zhang, J., & Huang, H. W. (2023). Bayesian Framework for Assessing Effectiveness of Geotechnical Site Investigation Programs. ASCE-ASME Journal of Risk and Uncertainty in Engineering Systems, Part A: Civil Engineering, 9(1), 04022054 . https://doi.org/10.1061/AJRUA6.0001278

[2] Hu, J.Z., Zhang, J., Huang, H.W., & Zheng, J.G. (2021). Value of information analysis of site investigation program for slope design. Computers and Geotechnics, 131, 103938. https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2020.103938

[3] Hu, J.Z., Zhang, J., Huang, H.W., & Zheng, J.G. (2022). Assessing expected benefit of site investigation program for reliability-based design of slope. Engineering Geology, 106749. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2022.106749

[4]胡金政,张洁*,黄宏伟,郑建国.边坡勘察钻孔信息价值评价及优化布置方法[J].地球科学, 2022. (网络首发). http://kns.cnki.net/kcms/detail/42.1874.P.20220624.1218.021.html

撰稿人：胡金政

编辑人：陈辉