岩土工程评价与设计讲座之一(上)(高大钊)

岩土工程评价与设计方法讲座 第一部分岩土工程评价方法 同济大学 高大钊 2010 年12 月 引 言  2010年6月，《岩土工程勘察与设计》岩 土工程疑难问题答疑笔记整理之二脱稿交付人民 交通出版社出版。这本书与《土力学与 岩土工程师》岩土工程疑难问题答疑笔记整理之 一是姐妹篇，共同记叙了六年来，我国 岩土工程界网友在中国工程勘察信息网 上，切磋、讨论技术问题的主要历程和 内容，共约100万字篇幅。 概括起来，这两本书里，网友提出了四 个类型的问题：现行体制与岩土工程体 制、岩土工程师需要的土力学素养、岩 土工程勘察、岩土工程设计。 其中，岩土工程勘察包括钻探、原位测 试、土工试验等勘探的实务工作和资料 分析、综合评价工作两个部分。 在前几年，一些兄弟单位、地方协会和培训 机构组织的讲座中，我比较多地讲了前面的 三个问题，即体制问题、岩土工程师的土力 学素养和岩土工程勘察的实务工作。 第二本书出版以后，一些朋友希望我讲一讲 这本书中关于勘察工作中的岩土工程评价和 岩土工程设计的问题。由于内容比较多，将 分为两个部分，第一部分为岩土工程评价方 法，第二部分为岩土工程设计方法。 第一部分 岩土工程评价方法 一. 岩土工程评价与岩土工程设计的 基本要求 二. 岩土工程设计参数的统计分析与 评价方法 三. 地下水位评价与地下室抗浮验算 方法 四. 抗剪强度指标的评价与大面积堆 载的稳定性验算 五. 勘察报告中的岩土工程评价 六. 岩土工程设计荷载取值与安全度 控制方法 七. 基础方案建议与地基基础设计的 基础选型 第二部分 岩土工程设计方法 一. 浅基础设计的地基承载力问题 二. 地基基础设计的变形控制方法 三. 单桩、群桩的承载力与桩基础设计 四. 地基处理的方案选择与设计控制 五. 边坡稳定性分析与土压力计算 六. 基坑工程方案设计与事故分析 七. 地基基础抗震评价与抗震设计 一. 岩土工程评价与岩土工程设计 的基本要求 《岩土工程勘察规范》对勘察报告的内容提 出了如下的规定： 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 上述9项要求中，第4～第9项的要求都是 分析、评价。评价构成了岩土工程勘察 报告的基本内容和结论。 但什么是分析、评价？ 分析、评价的目的是什么？ 怎样做分析、评价？ 评价与设计有什么区别？ 这些都是我们需要弄清楚的问题。 在现实的勘察工作中，至少在我的论坛 上所反映出来的问题中，显示了部分业 内人士在不同程度上存在着一些值得重 视的问题：  1. 对参数统计评价的基本前提不是很清 楚，例如：力学层与地质体之间是什么 样的关系？对力学层为什么要作均质体 的假定？什么是异常数据？异常数据如 何剔除？如何使用经验关系？  2. 对岩土工程评价与岩土工程设计的区 别不是很清楚，例如：评价与设计的前 提条件有什么区别？评价的前提是对地 质条件的探明，而设计的前提是明确工 程条件；评价为设计提供对地质条件的 理性认识；评价时进行一些计算的目的 是什么？什么是适度量化和有条件的量 化? 评价的结论与设计的结果有什么不 同？评价是对现有地质条件的分析和预 测；设计是对拟建工程的谋划与安排。  3. 岩土工程勘察的审图应该把握什么问 题，是否存在过度的定量计算的要求？ 评价的深度如何掌握？如何正确地理解 《岩土工程勘察规范》对岩土工程评价 的要求？在勘察阶段能否以设计规范作 为审图的依据？评价的依据是勘察规范 ，而设计的依据是设计规范，两者不能 混淆。 二. 岩土工程设计参数的 统计分析与评价方法  岩土工程参数统计分析与取值是岩土工 程勘察内业工作的重要组成部分，是对 原位测试和室内试验的数据进行处理、 加工，从中提出代表性的设计、施工参 数，作为岩土工程勘察分析评价的重要 依据。 基本观点 由于岩土体是自然形成的，其成分、结 构和构造都是随机的和不确定的，勘察 时的钻孔或原位测试所取得的土样或数 据都有相当大的偶然性，采样必然带有 随机性。因此，岩土工程参数的分析方 法必须建立在随机数学的基础上，采用 统计的方法获得具有代表性的参数，对 于所得到的岩土工程参数也只能从统计 的概念上去理解，才能正确地使用。 参数分析的内容 岩土工程参数分析的内容包括对原始数 据的误差分析和有效数字的取舍，数据 统计特征的分析，平均值和标准值的计 算，参数间经验公式的建立及其图表表 示方法。 6.1 如 何理 解参 数的 统计 修正 系数  6.1.A统计修正系数计算时，公式括号中的正 负号如何选择？不利组合具体情况下怎么考虑？ 除了抗剪强度取负值外，还有那些指标通常取 负值？或那些指标可以取负值。另外，统计修 正系数一般情况下在0.75～1之间，如果计算 出来是负数或大于1，是不是计算结果就不能 用了呢？ 6.1.B对于岩土参数的统计规范有规定，对于 原位测试该怎么统计呢，是按照规范的公式， 还是按平均值－1.645  ？ 统计修正系数是对土性指标的平均值因 变异性而进行的修正，平均值乘以修正 系数以后称为标准值，标准值是具有概 率意义的代表性数值或者称为取用值。 m s k                2 678 . 4 704 . 1 1 n n s岩土参数的标准值是岩土工程设计的基 本代表值，是岩土参数的可靠性估值。 对岩土设计参数的估计，实质上是对总 体平均值作置信区间估计。在勘察工作 中取土试样或者作原位测试测定岩土的 性状和行为，其目的是希望了解岩土体 的总体的性状和行为，取土试验或作测 试工作是一种抽样的手段，而非目的。 抽样所得的子样，包括试验的结果和原 位测试的结果都是抽样得到的子样，这 些子样并非我们的终极目标。 例如，我们取土作三轴试验，求得的强 度指标仅是所取的土样的性状，这些指 标在多大程度上反映了整个土层的实际 性状呢？我们感兴趣的不是几筒土样， 而是整个土层，需要了解的是整个土层 强度的平均趋势，亦就是需要了解强度 指标的