[教育]巖土工程評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)方法講座-巖土工程評(píng)價(jià)方法(下)

1、巖土工程評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)方法講座第一部分巖土工程評(píng)價(jià)方法（下）,五. 勘察報(bào)告中的巖土工程評(píng)價(jià),1. 地基承載力評(píng)價(jià)2.場(chǎng)地的均勻性評(píng)價(jià),1.地基承載力評(píng)價(jià),勘察報(bào)告提供的地基承載力特征值僅是強(qiáng)度參數(shù)還是同時(shí)滿足強(qiáng)度與變形要求的綜合參數(shù)？用承載力公式確定的地基承載力是否必須驗(yàn)算沉降？很多勘察單位直接把地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值變?yōu)榈鼗休d力特征值。因89規(guī)范與2002規(guī)范上部結(jié)構(gòu)荷載組合不同，導(dǎo)致計(jì)算出的基礎(chǔ)底面積明顯減少，對(duì)此很多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提

2、出疑問。,《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算地基土強(qiáng)度特征值的公式中涉及土的容重項(xiàng)，如果地下水位不同時(shí)，地基承載力的計(jì)算結(jié)果是不一樣的。但如按靜探結(jié)果、標(biāo)貫試驗(yàn)或物理性指標(biāo)計(jì)算或查表求其承載力時(shí)，根本與地下水位無(wú)關(guān)。用《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》的極限承載力公式可以提供地基承載力嗎？不知道這能否用于中低層建筑勘察的特征值取值依據(jù)？,用平板載荷試驗(yàn)得到的承載力，用公式計(jì)算的承載力，不管是極限還是允許值，也不管標(biāo)以什么名稱，都是從強(qiáng)度概念得到的

3、承載力，不包含變形的概念。影響建筑物變形的因素非常復(fù)雜，不可能在用載荷試驗(yàn)確定的承載力和用公式計(jì)算得到的承載力時(shí)能夠控制建筑物的變形值。建筑物地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)必須滿足強(qiáng)度和變形兩方面的要求，但并不是要求承載力控制必須同時(shí)包含變形控制。,有的時(shí)候，承載力與變形都必須計(jì)算，有的時(shí)候強(qiáng)度滿足了要求，變形也自然滿足。例如根據(jù)上海的地質(zhì)條件，硬殼層的載荷試驗(yàn)數(shù)值可能達(dá)到150kPa左右，無(wú)論叫比例界限，特征值，臨界荷載，都是從硬殼層的強(qiáng)度得到的承

4、載力，用公式計(jì)算時(shí)是用了硬殼層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，載荷試驗(yàn)試驗(yàn)反映的也就是2～3m厚的硬殼層的承載力。,而建筑物的沉降，主要是由深層的軟土控制的，基礎(chǔ)面積大，應(yīng)力傳得深，受壓縮的土層更厚，這些因素在載荷試驗(yàn)中能反映嗎？顯然不能；在計(jì)算公式中能反映嗎？也是不能的。所以根據(jù)上海的地質(zhì)條件和工程經(jīng)驗(yàn)，天然地基只能用80～100kPa，即過去的所謂老八噸。這個(gè)承載力是綜合考慮了地基的變形，一般情況下計(jì)算的沉降是可以滿足要求的，但承載力還是強(qiáng)度問題

5、，只是考慮了深層軟土對(duì)沉降的影響，取用值比較小一些而已。,同時(shí)，這個(gè)承載力也不能對(duì)變形打包票，在建筑物體型復(fù)雜，層高變化大時(shí)，即使用了很低的承載力，建筑物也還是有可能開裂的。在本書1.6節(jié)中詳細(xì)地介紹了一些案例，雖然建筑物的層數(shù)不多，基底壓力也并不高，但由于各種因素的影響，建筑物還是墻面開裂，嚴(yán)重地?fù)p壞了。,上海的《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》從1999年版開始，采用地基極限承載力公式按基礎(chǔ)的尺寸和埋置深度計(jì)算地基承載力，這本規(guī)范最近正在進(jìn)行修編

6、。在上海地區(qū)，近年來(lái)對(duì)10個(gè)場(chǎng)地的淺層黏性土和粉土層一共做了39臺(tái)平板載荷試驗(yàn)，以驗(yàn)證地基極限承載力計(jì)算公式的適用性。試驗(yàn)結(jié)果表明，上海地區(qū)淺層土的地基極限承載力在200kPa~300kPa之間，粉土的承載力高于黏性土，粉土的p～s曲線呈漸變型，無(wú)明顯轉(zhuǎn)折點(diǎn)；而黏性土的p～s曲線有明顯的線性段。,你談到了89版《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》和2002版《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的關(guān)系，但大家忽略了還有一本74版的《工業(yè)與民用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范

7、》，而且這是個(gè)源頭。編制74版規(guī)范時(shí)，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還沒有采用概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，荷載采用的是標(biāo)準(zhǔn)值，地基容許承載力用p1/4公式計(jì)算或查地基承載力表，設(shè)計(jì)方法是十分標(biāo)準(zhǔn)的容許應(yīng)力法。,但在編制89版規(guī)范時(shí)，上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)采用了概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，因此地基設(shè)計(jì)的荷載也已經(jīng)用了設(shè)計(jì)值，與74版規(guī)范相比大約提高了25％左右，但由于地基承載力用的仍是容許值，無(wú)法用分項(xiàng)系數(shù)加以調(diào)整。盡管當(dāng)時(shí)采取了一些提高地基承載力值措施，例如c、?的統(tǒng)計(jì)修

8、正系數(shù)采用85％的保證率，深寬修正以后承載力的增量不到10％的也乘以1.1的系數(shù)等，但這本規(guī)范頒布以后，總的反映是基礎(chǔ)的寬度設(shè)計(jì)得寬了，即承載力是用得低了些。,2002版《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》實(shí)際上是回到了74版規(guī)范的設(shè)計(jì)水平，雖然在細(xì)部上有些差別，但在總體上是回到了74規(guī)范，即荷載小了，基礎(chǔ)明顯減小了，這是回歸到74規(guī)范的正常情況，不需要害怕。2002版規(guī)范與74版規(guī)范比較，安全度是一致的；與89規(guī)范比較，將本來(lái)高了一點(diǎn)的安全度拉了

9、下來(lái)，不必有疑問，很正常。,用承載力公式確定的地基承載力為什么必須驗(yàn)算沉降？,《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》考慮彈塑性影響計(jì)算的臨界承載力，在一定程度上考慮了變形的影響，卻還要驗(yàn)算沉降。我想問，按我國(guó)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》公式計(jì)算的承載力特征值還需要驗(yàn)算沉降，是不是存在矛盾。,《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的公式來(lái)源于前蘇聯(lián)規(guī)范。前蘇聯(lián)的規(guī)范采用p1/4公式控制基底壓力的目的是為了進(jìn)行沉降計(jì)算，認(rèn)為基底以下塑性區(qū)的開展深度沒有超過1/4的基礎(chǔ)

10、寬度，地基中大部分區(qū)域還處于彈性狀態(tài)，可以用彈性理論計(jì)算應(yīng)力，并用以計(jì)算沉降。滿足了這個(gè)公式恰恰是沉降計(jì)算的前提，并不是基底壓力小于p1/4公式計(jì)算的結(jié)果就不需要進(jìn)行沉降計(jì)算了。,《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 5007-2002基本上沿襲了前蘇聯(lián)規(guī)范的體系，用規(guī)范的地基承載力公式計(jì)算的結(jié)果并不包含沉降必然滿足要求的結(jié)論。恰恰相反，幾個(gè)版本的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范都強(qiáng)調(diào)按照地基承載力公式計(jì)算結(jié)果確定的地基承載力，必須驗(yàn)算沉降。你的理解上存在一

11、些問題。,問題之一是混淆了強(qiáng)度與變形兩個(gè)不同性質(zhì)的問題的界限。地基承載力與建筑物的沉降控制不能加以等同，前者是強(qiáng)度問題，與沉降控制不存在直接的因果關(guān)系，用強(qiáng)度指標(biāo)得不到沉降量，用壓縮模量也得不到穩(wěn)定驗(yàn)算的結(jié)果。,問題之二是不了解如何進(jìn)行變形控制。變形控制必須控制計(jì)算沉降滿足建筑物的要求，根據(jù)不同類型的建筑物，用不同性質(zhì)的變形指標(biāo)來(lái)控制，而承載力驗(yàn)算只與基礎(chǔ)尺寸及埋置深度有關(guān)，與建筑物的類型沒有直接的關(guān)系，因此只驗(yàn)算地基承載力不能替代變形

12、控制。,問題之三是地基承載力驗(yàn)算與沉降計(jì)算所涉及的土層深度范圍不同。對(duì)地基承載力驗(yàn)算有影響的主要是持力層和軟弱下臥層，層位太深的土層對(duì)承載力不會(huì)有什么影響。但深層的土層對(duì)沉降量還是有重要的影響，建筑物的平面尺寸越大、基礎(chǔ)的寬度越寬，對(duì)沉降有影響的深度范圍就越深。,2.場(chǎng)地的均勻性評(píng)價(jià),場(chǎng)地的均勻性評(píng)價(jià)是巖土工程勘察的重要內(nèi)容，但對(duì)怎樣認(rèn)識(shí)均勻性與均勻性評(píng)價(jià)的作用存在不同的理解，因而做法與結(jié)果也就不同。重點(diǎn)討論這三個(gè)問題：評(píng)價(jià)場(chǎng)地均勻

13、性的作用是什么？如何認(rèn)識(shí)與處理場(chǎng)地土層的不均勻性？場(chǎng)地均勻性的評(píng)價(jià)方法,場(chǎng)地均勻性評(píng)價(jià)的作用是什么？,場(chǎng)地均勻性評(píng)價(jià)是手段而不是目的；為基礎(chǔ)方案選擇和采取工程措施提供依據(jù)；為方案或設(shè)計(jì)成果的比較提供建筑物性狀的定量或半定量的計(jì)算結(jié)果；勘察階段的均勻性評(píng)價(jià)不是最終結(jié)果。,場(chǎng)地均勻性評(píng)價(jià)是手段而不是目的,場(chǎng)地均勻性評(píng)價(jià)不是簡(jiǎn)單地說(shuō)明自然界，而是為了工程建設(shè)（設(shè)計(jì)與施工）的需要，分析與說(shuō)明地基巖土層力學(xué)性狀的均勻性。因此，均勻性

14、評(píng)價(jià)的前提是工程建設(shè)的要求，均勻性評(píng)價(jià)的內(nèi)容是分析地基的均勻性對(duì)建筑物的影響，均勻性評(píng)價(jià)的結(jié)果為工程設(shè)計(jì)與施工方案提供依據(jù)。,為基礎(chǔ)方案選擇和采取工程措施提供依據(jù),勘察報(bào)告中均勻性評(píng)價(jià)的結(jié)果不是“均勻還是不均勻”，也不是簡(jiǎn)單的“是否適宜于建設(shè)”之類的結(jié)論，更無(wú)法得出建筑物的不均勻沉降是多少，是否滿足規(guī)范要求等等的結(jié)論，而是提出設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意什么問題，對(duì)基礎(chǔ)選型有什么要求，可能采取什么工程措施等的建議。,勘察階段的均勻性評(píng)價(jià)主要著眼于地質(zhì)

15、條件，說(shuō)明地質(zhì)條件對(duì)建筑物會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響，設(shè)計(jì)施工時(shí)應(yīng)采取什么對(duì)策。例如，對(duì)山區(qū)土巖組合地基，跨在兩種不同地質(zhì)單元上的建筑物地基，硬層或軟弱層的厚度變化比較大的地基等，這種地質(zhì)條件的不均勻性會(huì)對(duì)建筑物帶來(lái)不利的影響，在基礎(chǔ)選型、甚至上部結(jié)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)該選擇適應(yīng)性比較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)體系或基礎(chǔ)的類型。,或在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，采取一些特殊的工程措施，例如設(shè)置褥墊層以調(diào)節(jié)不均勻沉降，又如在建筑物適當(dāng)部位設(shè)置沉降縫以適應(yīng)地基的不均勻沉降。至于，由于

16、地基的不均勻性所產(chǎn)生的不均勻沉降是多少，有些同行希望在勘察階段進(jìn)行計(jì)算，或者審圖要求計(jì)算的事。我告訴大家，在勘察階段是計(jì)算不出來(lái)的，即使在設(shè)計(jì)階段，也不是所有的情況都能計(jì)算的。,如何認(rèn)識(shí)與處理場(chǎng)地土層的不均勻性？,天然土層是均勻的還是不均勻的？從地質(zhì)學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，總是不均勻的，但從工程學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，在工程影響的范圍內(nèi)，需要進(jìn)行局部化處理，將這個(gè)局部作為均質(zhì)體處理，例如相同的成因類型，同一個(gè)地質(zhì)單元，同一個(gè)土層，將其作為一個(gè)力學(xué)層。,

17、這樣局部化處理以后，對(duì)于局部化處理以后的地質(zhì)體，就可以抽樣試驗(yàn)，可以統(tǒng)計(jì)分析，可以引用均質(zhì)體的理論進(jìn)行力學(xué)的分析計(jì)算。一切巖土工程的勘探、取樣試驗(yàn)、資料的統(tǒng)計(jì)分析、代表性指標(biāo)的取值、代人解析解公式的計(jì)算、進(jìn)入數(shù)值分析程序進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬都是建立在均質(zhì)體假定的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，如果不承認(rèn)這個(gè)假定，那現(xiàn)行的設(shè)計(jì)計(jì)算就什么都不能做了。,但是，在巖土工程界，有的同行并不認(rèn)同這個(gè)觀點(diǎn)。作為學(xué)術(shù)研究，當(dāng)然是可以的。但作為巖土工程師處理實(shí)際工程問題的基

18、本觀點(diǎn)，卻使我深深地?fù)?dān)憂，在年輕一代的巖土工程師中，確實(shí)存在著缺乏工程實(shí)踐的基本訓(xùn)練，缺乏正確的統(tǒng)計(jì)概念和力學(xué)概念這種狀況，對(duì)于工程師的成長(zhǎng)，對(duì)于正確的工程判斷和處理工程問題是非常不利的。,A高教授能參與我們的討論，我感到很榮幸也很惶恐，我斗膽想繼續(xù)發(fā)表一些與高教授不同的觀點(diǎn)，希望提前得到高老的原諒，在此先謝謝高老。 我感到我們的討論已經(jīng)上升到了認(rèn)識(shí)論與方法論的高度了：1、高老認(rèn)為地質(zhì)體是均質(zhì)的，數(shù)據(jù)的離散性主要來(lái)源于取樣、試驗(yàn)等具體

19、環(huán)節(jié)，因此用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)消除抽樣試驗(yàn)方面的誤差，進(jìn)而導(dǎo)出了關(guān)于場(chǎng)地的認(rèn)識(shí)、土樣數(shù)量問題和均勻性評(píng)價(jià)等等問題的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為公式中常用到經(jīng)驗(yàn)系數(shù)和修正系數(shù)主要是修正此類不確定因素帶來(lái)的誤差；,2、另一種觀點(diǎn)認(rèn)為地質(zhì)體是非均質(zhì)的，要研究其性質(zhì)必須要有足夠的數(shù)量的試驗(yàn)，要在建筑物的不同位置布置勘探點(diǎn)，研究其不均勻性，至于數(shù)據(jù)離散性問題主要強(qiáng)調(diào)用統(tǒng)一的方法、設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范其操作行為，因此而帶來(lái)的誤差是統(tǒng)一的，個(gè)別樣品的差距主要表現(xiàn)了抽樣母體的

20、差別，因此要用建筑物不同位置上的數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)其均勻性和傾斜等問題。,另一位網(wǎng)友發(fā)表了不完全相同的觀點(diǎn)：我認(rèn)為在宇宙中沒有絕對(duì)的均質(zhì)物體，巖土體也一樣，如果不按均質(zhì)體研究，你有辦法反映巖土的量化數(shù)據(jù)么？你提出了地層的物理力學(xué)數(shù)據(jù)，就與你的前提矛盾了，你無(wú)法勘察，無(wú)法提供勘察報(bào)告。,從地質(zhì)勘察的角度來(lái)看，其研究對(duì)象主要是地質(zhì)體，估計(jì)沒有人能否認(rèn)地質(zhì)體是非均質(zhì)、各向異性的，反過來(lái)說(shuō)就是沒有人能證明地質(zhì)體是均質(zhì)的；但勘察成果是為工程設(shè)計(jì)服務(wù)的，

21、從設(shè)計(jì)角度來(lái)看，所有的計(jì)算模型或理論均假設(shè)地質(zhì)體是均質(zhì)，都要按均質(zhì)的理論來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，所以勘察報(bào)告中提供的承載力也好、其它任何指標(biāo)也好都是把地質(zhì)體的性質(zhì)做了均質(zhì)化處理，所用的方法就是數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法即抽樣調(diào)查的法則，這個(gè)過程也就是巖土工程勘察工作。,總而言之就是勘察人認(rèn)為地質(zhì)體是非均質(zhì)的，通過勘察過程將一定范圍內(nèi)的地質(zhì)體的性質(zhì)做均質(zhì)化處理，將結(jié)果提供設(shè)計(jì)人員使用，一個(gè)好的勘察人員必須要明白你所做的均質(zhì)化處理是否準(zhǔn)確可靠、其風(fēng)險(xiǎn)概率有多

22、大等問題；工程設(shè)計(jì)人員要求將地質(zhì)體看做地均質(zhì)的，但一個(gè)好的設(shè)計(jì)師必須要了解地質(zhì)體的非均質(zhì)性所帶來(lái)的后果，并妥善處理好它們的關(guān)系。我想這也正是巖土工程師所必須具備的最基本的概念和素質(zhì)要求。,自然地質(zhì)條件是復(fù)雜的，巖土體是不均勻的，這是大家公認(rèn)的事實(shí)，但作為工程研究的對(duì)象，需要認(rèn)識(shí)它，研究它和處理它，又不得不把它局部化和簡(jiǎn)單化，忽略次要的，解決主要的矛盾，這可能是自然科學(xué)研究和工程技術(shù)研究的不同之處。,對(duì)于不同類型的均勻性問題用不同方法來(lái)

23、處理。,作為巖土工程師，對(duì)于你勘察的場(chǎng)地，首先要做地質(zhì)工作，從地質(zhì)成因和地層年代上要區(qū)分清楚，是洪沖積的還是殘坡積的，是河漫灘還是階地，是第四紀(jì)地層還是老地層，這就是所謂的把地質(zhì)單元?jiǎng)澐终_，這是進(jìn)一步考慮布置勘察試驗(yàn)工作的基礎(chǔ)。,對(duì)于同一個(gè)地質(zhì)單元是否就是均勻的呢？不一定，例如土層厚度很可能是不均勻的，即使在平原地區(qū)，土層厚度也常常有較大的變化，因此需要用勘探點(diǎn)的間距來(lái)控制其厚度變化，不同的基礎(chǔ)類型對(duì)土層厚度的敏感性不同，因而布孔間距

24、的要求是不同的。,從土的性質(zhì)來(lái)研究土層均勻性，一般認(rèn)為同一地質(zhì)單元可以作為均質(zhì)體來(lái)處理，可以采用統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)處理試驗(yàn)指標(biāo)。如果不承認(rèn)這一點(diǎn)，即使是最簡(jiǎn)單的計(jì)算平均值的方法也就失去了理論的前提，就不能用平均值來(lái)處理試驗(yàn)結(jié)果。也失去了鉆孔抽樣取土試驗(yàn)的理論依據(jù)，那麻煩就大了。,將試驗(yàn)指標(biāo)用于工程計(jì)算時(shí)，計(jì)算公式的推導(dǎo)都有均質(zhì)土的假定，計(jì)算基礎(chǔ)中點(diǎn)沉降時(shí)，你必須承認(rèn)土層是均勻的，包括深度方向和水平方向都是均勻的，如果不承認(rèn)這一點(diǎn)，這個(gè)計(jì)算土中

25、應(yīng)力的公式就不成立，還計(jì)算什么？,如果認(rèn)為同一個(gè)地質(zhì)單元也存在不均勻性，而又希望把這種不均勻性探明顯示出來(lái)。如果采取在建筑物四個(gè)角點(diǎn)分別取土試驗(yàn)的方法，但在水平方向上怎么把握兩個(gè)鉆孔之間的變化呢？認(rèn)為一個(gè)孔的數(shù)據(jù)能代表多大的范圍，1m？2m？還是多少？就沒有底了。如果認(rèn)為在深度方向上同一個(gè)土層也存在不均勻性，那在兩個(gè)取土點(diǎn)之間的不均勻性又如何把它探明？因此在對(duì)同一地質(zhì)單元的不均勻性假定的基礎(chǔ)上的勘察工作，連取土點(diǎn)的確定都會(huì)有很大的爭(zhēng)議，

26、事情就做不下去了。,在均質(zhì)土假定的基礎(chǔ)上，把各個(gè)勘探點(diǎn)、各個(gè)取樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)的差異看成是隨機(jī)因素造成而不是系統(tǒng)因素造成的，這些隨機(jī)因素包括當(dāng)年沉積時(shí)物質(zhì)的差異、年代的差異、沉積條件的差異、取土擾動(dòng)程度的差異、試驗(yàn)條件的差異等等。在這樣假定的基礎(chǔ)上，就可以用統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)處理這些數(shù)據(jù)的隨機(jī)誤差了，數(shù)據(jù)的離散性或變異性是反映這種隨機(jī)因素影響的定量指標(biāo)，通過計(jì)算，可以估計(jì)這些隨機(jī)誤差對(duì)計(jì)算結(jié)果所造成的影響有多大，這就是誤差估計(jì)和可靠度分析。,因此在

27、計(jì)算一幢建筑物的沉降時(shí)，一般都分層采用各層土的綜合壓縮曲線去確定其相應(yīng)壓力段的壓縮模量，而且對(duì)于一個(gè)場(chǎng)地，如果是同一個(gè)地質(zhì)單元，也只分層地給出了每層土的綜合壓縮曲線。如果發(fā)現(xiàn)某一個(gè)范圍存在明顯的指標(biāo)差異，那很可能是在地質(zhì)單元的劃分上出了問題。,防止不均勻性對(duì)建筑物的危害,地基不均勻性對(duì)建筑物的危害主要使建筑物傾斜與開裂。事先防范事故的發(fā)生無(wú)疑是十分重要的，在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于那種十分明顯的不均勻地基，例如軟硬不均的地基，部分基巖出

28、露的地基，半填半挖的地基，存在暗浜的地基等等，首先需要加以界定，劃分其界限，分別研究其壓縮性，而是否會(huì)產(chǎn)生有害的不均勻沉降，,不均勻性一般不是靠計(jì)算出來(lái)的，而是根據(jù)工程的判斷，解決的方法是采取工程措施，使其均勻化，一般也不是靠計(jì)算結(jié)果來(lái)保證工程安全的。產(chǎn)生不均勻沉降的因素很多，地基壓縮性的不均勻性僅是一個(gè)方面，而土層的厚度變化，荷載的差異、荷載的偏心、施工時(shí)的擾動(dòng)等可能是更重要的因素，它們所產(chǎn)生的不均勻沉降的數(shù)量級(jí)往往遠(yuǎn)大于壓縮性的不均

29、勻。,人們?cè)谑孪染_控制建筑物傾斜和開裂的本領(lǐng)還不大，特別依靠沉降計(jì)算的結(jié)果來(lái)控制不均勻沉降更是不太現(xiàn)實(shí)。為了保證工程的安全一般從兩個(gè)方面控制，一是采取工程措施來(lái)控制上述產(chǎn)生不均勻沉降的諸多因素，不使其發(fā)生，或降低其危害；二是控制計(jì)算平均沉降量的數(shù)量級(jí)，即控制基礎(chǔ)底面的壓力值，這就是變形控制設(shè)計(jì)的方法。,地基均勻性如何評(píng)價(jià)？,地基均勻性評(píng)價(jià)是否可理解為對(duì)持力層和下臥層的均勻性評(píng)價(jià)，對(duì)土層的評(píng)價(jià)結(jié)論是否說(shuō)土層為均勻或不均勻地基土，還是地基

30、為均勻或不均勻地基？而且對(duì)場(chǎng)地土層是否應(yīng)該全部進(jìn)行評(píng)價(jià)？我曾經(jīng)見過一份報(bào)告上對(duì)本應(yīng)該在基礎(chǔ)開挖將被挖除的填土層評(píng)價(jià)其均勻性，本人認(rèn)為不合理，是否正確？,這是不均勻地基嗎？,根據(jù)你所列舉的這個(gè)地質(zhì)剖面，從土層的厚度分布，我實(shí)在看不出地基的均勻性存在什么問題。從現(xiàn)象上看，填土層的底面坡度比較大，似乎應(yīng)該判為不均勻地基，但建筑物的基礎(chǔ)落在第②層粉質(zhì)黏土層上，將填土挖去了還有什么均勻性的問題呢？,對(duì)于《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》JGJ72-20

31、04關(guān)于地基均勻性評(píng)價(jià)的有關(guān)規(guī)定，可能存在不同的理解，也需要進(jìn)行必要的討論：1) 均勻性判斷要求進(jìn)行的，是“沉降、差異沉降、傾斜等特征分析評(píng)價(jià)”，并不是要求進(jìn)行精確的定量計(jì)算。2) 均勻性判斷的目的是為了重視地貌、工程地質(zhì)單元和地基巖土層結(jié)構(gòu)等條件對(duì)建筑物具有重要的控制性影響。,3) 其實(shí)模量當(dāng)量值之比就等于虛擬變形之比，比較相同基底應(yīng)力條件下的模量當(dāng)量值之比，可以把基底應(yīng)力約去，應(yīng)力面積化為單位應(yīng)力面積，再將分子分母中的單位應(yīng)力面

32、積約去，最后只剩下虛擬變形的比值。,六. 巖土工程設(shè)計(jì)荷載取值與安全度控制方法,1.什么是極限狀態(tài)? 2.到底有幾種設(shè)計(jì)方法？ 3.如何處理巖土工程與上部結(jié)構(gòu)不同設(shè)計(jì)方法所帶來(lái)的問題?4.如何控制巖土工程的安全度？5.怎樣計(jì)算荷載？,1.什么是極限狀態(tài)?,從設(shè)計(jì)方法的發(fā)展歷史來(lái)看，從工作狀態(tài)設(shè)計(jì)逐步演變?yōu)闃O限狀態(tài)設(shè)計(jì)。極限狀態(tài)設(shè)計(jì)是將建筑物的工作狀態(tài)與極限狀態(tài)之間保持一個(gè)足夠充分的安全儲(chǔ)備，以保證建筑物的承載力或正常使用的要

33、求都得到滿足。,承載力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)是兩種不同性質(zhì)的極限狀態(tài)控制方法。對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載力或不適于繼續(xù)承載的變形的狀態(tài)稱為承載能力極限狀態(tài)。對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值的狀態(tài)稱為正常使用極限狀態(tài)。,承載能力極限狀態(tài)可理解為結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)揮允許的最大承載能力的狀態(tài)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件由于塑性變形而使其幾何形狀發(fā)生顯著改變，雖未達(dá)到最大承載能力，但已徹底不能使用，也屬于達(dá)到這種極限狀態(tài)。疲勞破壞

34、是在使用中由于荷載多次重復(fù)作用而達(dá)到的承載能力極限狀態(tài)。,按照我國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，應(yīng)認(rèn)為超過了承載能力極限狀態(tài)：1） 整個(gè)結(jié)構(gòu)或其一部分作為剛體失去平衡；2） 結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強(qiáng)度而破壞，或因過度變形而不適于繼續(xù)承載；3） 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系；,4） 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定；5） 結(jié)構(gòu)因局部破壞而發(fā)生連續(xù)倒塌；6） 地基喪失承載力而破壞；7） 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的疲勞破壞。,正常使用極

35、限狀態(tài)可理解為結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到使用功能上允許的某個(gè)限值的狀態(tài)。例如，某些構(gòu)件必須控制變形、裂縫才能滿足使用要求。因過大的變形會(huì)造成如房屋內(nèi)粉刷層剝落、填充墻和隔斷墻開裂及屋面積水等后果；過大的裂縫會(huì)影響結(jié)構(gòu)的耐久性；過大的變形、裂縫也會(huì)造成用戶心理上的不安全感。,按我國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，應(yīng)認(rèn)為超過了正常使用極限狀態(tài)：1） 影響正常使用或外觀的變形；2） 影響正常使用或耐久性能的局部損壞；3） 影

36、響正常使用的振動(dòng)；4） 影響正常使用的其他特定狀態(tài)。,根據(jù)歐洲規(guī)范的規(guī)定，巖土工程的承載力極限狀態(tài)可以具體區(qū)分為下面5種承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。1） 結(jié)構(gòu)物或巖土體作為剛體失去平衡，在這種極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)，結(jié)構(gòu)材料和巖土的強(qiáng)度對(duì)抗力是不重要的，這種極限狀態(tài)簡(jiǎn)稱為EQU。2）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的內(nèi)部破壞或過大變形，包括基礎(chǔ)、樁和地下室側(cè)墻等，在這種極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)，結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度對(duì)抗力是至關(guān)重要的，這種極限狀態(tài)簡(jiǎn)稱為STR。,3）巖土體的破壞或過大的

37、變形，在這種極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)，巖土的強(qiáng)度對(duì)抗力是至關(guān)重要的，這種極限狀態(tài)簡(jiǎn)稱為GEO。4）由于水的浮力或其他豎向力引起結(jié)構(gòu)物或巖土體平衡的喪失，這種極限狀態(tài)簡(jiǎn)稱為UPL。5） 由于水力梯度所引起的巖土體隆起、沖刷或管涌，這種極限狀態(tài)簡(jiǎn)稱為HYD。,根據(jù)我國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和歐洲規(guī)范的條文，“地基喪失承載力而破壞”或“巖土體的破壞或過大的變形”都是承載力極限狀態(tài)的一種。因此，地基承載力計(jì)算，按其性質(zhì)來(lái)說(shuō)，應(yīng)該取用承載力極限狀態(tài)的基本組合。

38、但由于《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》所提供的地基承載力按其性質(zhì)是地基容許承載力，在設(shè)計(jì)表達(dá)式中不直接出現(xiàn)安全系數(shù)，不具備使用荷載設(shè)計(jì)值的條件，只能取用荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，這是由所采用的設(shè)計(jì)方法決定的。,2.到底有幾種設(shè)計(jì)方法？,請(qǐng)問分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)方法是否就是多系數(shù)設(shè)計(jì)方法？和總安全系數(shù)法有什么區(qū)別？《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002所采用的究竟是什么設(shè)計(jì)方法？這種設(shè)計(jì)方法與極限狀態(tài)設(shè)計(jì)又有什么關(guān)系？,極限狀態(tài)的數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為極限狀態(tài)方程

39、，極限狀態(tài)方程是當(dāng)結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)時(shí)各有關(guān)基本變量的關(guān)系式?；咀兞渴侵赣绊懡Y(jié)構(gòu)可靠度的各種物理量，它包括：引起結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)S（內(nèi)力等）的各種作用和環(huán)境影響，如恒荷載、活荷載、地震、溫度變化等；構(gòu)成結(jié)構(gòu)抗力R（強(qiáng)度等）的各種因素，如材料和巖土的性能、幾何參數(shù)等。分析結(jié)構(gòu)可靠度時(shí)，也可將作用效應(yīng)或結(jié)構(gòu)抗力作為綜合的基本變量考慮。,如令R為抗力函數(shù)；S為作用函數(shù)，則極限狀態(tài)方程可表達(dá)為：抗力與作用之比稱為安全系數(shù)K＝R/S，兩者之差稱為

40、安全儲(chǔ)備：這是兩種不同的安全度控制的方法，即安全系數(shù)控制方法和失效概率（或可靠指標(biāo)）控制方法。,不同的安全度控制的設(shè)計(jì)方法分為定值法和概率法兩種。定值法包括單一安全系數(shù)法（又稱為總安全系數(shù)法）、容許應(yīng)力法和多系數(shù)法。概率法包括分項(xiàng)系數(shù)法和全概率法。采用允許應(yīng)力法的設(shè)計(jì)表達(dá)式描述工作狀態(tài)的作用效應(yīng)與抗力效應(yīng)的關(guān)系，作用效應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)組合，抗力效應(yīng)以容許值（包括試驗(yàn)曲線的某種特征點(diǎn)，或理論公式的計(jì)算結(jié)果）表示，其安全度是隱含的，并不出

41、現(xiàn)在設(shè)計(jì)表達(dá)式中。在允許應(yīng)力法計(jì)算中，不使用安全系數(shù)或分項(xiàng)系數(shù)。,采用總安全系數(shù)設(shè)計(jì)法的表達(dá)式描述的是極限狀態(tài)的作用與抗力的平衡關(guān)系。其中，抗力效應(yīng)是極限值，包括試驗(yàn)曲線上的極限臨界值，或根據(jù)極限理論計(jì)算的結(jié)果，作用效應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)組合。在設(shè)計(jì)表達(dá)式中，總安全系數(shù)出現(xiàn)在抗力項(xiàng)的分母中，當(dāng)然也可以理解為乘以作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值再與抗力的極限值相平衡。,采用分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)法的表達(dá)式描述極限狀態(tài)下設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)的抗力效應(yīng)的設(shè)計(jì)值與作用效應(yīng)的設(shè)計(jì)值的平衡關(guān)系。

42、設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)的失效概率是最大的，因此用驗(yàn)算點(diǎn)的坐標(biāo)（即設(shè)計(jì)值）來(lái)控制設(shè)計(jì)。,我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范的主體工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法主要采用分項(xiàng)系數(shù)法，而現(xiàn)行規(guī)范的巖土工程設(shè)計(jì)原則大多是多種設(shè)計(jì)方法并用。這種現(xiàn)狀就使設(shè)計(jì)工作復(fù)雜化了，不弄清楚這些問題，很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。,《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》,《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》 采用了多種設(shè)計(jì)方法。地基承載力設(shè)計(jì)采用容許承載力法，即工作狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。,地基穩(wěn)定性計(jì)算采用總安全系數(shù)法,設(shè)計(jì)表達(dá)式（13-5）即為該規(guī)范

43、的式（5.4.1）： 巖石錨桿抗拔承載力驗(yàn)算采用允許應(yīng)力法 式中的f值為水泥砂漿或混凝土與巖石間的粘結(jié)強(qiáng)度特征值，即容許粘結(jié)強(qiáng)度值。,第6章?lián)跬翂Ψ€(wěn)定性驗(yàn)算采用總安全系數(shù)法 。第8章基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算采用分項(xiàng)系數(shù)法，所有的設(shè)計(jì)表達(dá)式中，作用均為基底的凈反力或由凈反力產(chǎn)生的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)力，強(qiáng)度均為混凝土材料的相應(yīng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。,3.如何處理巖土工程與上部結(jié)構(gòu)不同設(shè)計(jì)方法所帶來(lái)的問題?,地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)無(wú)論在使用功能、

44、荷載傳遞或者建筑施工等方面都是不可分割的一個(gè)整體。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從上部結(jié)構(gòu)到地基基礎(chǔ)，逐步傳遞荷載，始終保持各部分構(gòu)件的靜力平衡和滿足強(qiáng)度變形的要求。,由于技術(shù)發(fā)展的側(cè)重面不同，上部結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法處于不同的發(fā)展階段。上部結(jié)構(gòu)比較早地開始實(shí)行了向概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的過渡，而地基基礎(chǔ)則仍處于總安全系數(shù)設(shè)計(jì)階段（例如樁基設(shè)計(jì)、擋土墻設(shè)計(jì)），甚至有些部分尚停留在容許應(yīng)力設(shè)計(jì)階段（例如地基承載力設(shè)計(jì)）。,目前由于上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則的不

45、統(tǒng)一，各種規(guī)范執(zhí)行不同的荷載規(guī)定，設(shè)計(jì)值與標(biāo)準(zhǔn)值混用；不同規(guī)范按不同的安全度標(biāo)準(zhǔn)建立評(píng)價(jià)體系，給設(shè)計(jì)人員帶來(lái)太多的麻煩，造成很多誤解。其結(jié)果是要么可能造成浪費(fèi)，要么可能造成潛在的危險(xiǎn)。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算承載力時(shí)，荷載統(tǒng)一地采用設(shè)計(jì)值，抗力采用材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，沒有任何的懸念。,地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，驗(yàn)算地基承載力問題時(shí)，由于地基承載力采用的是容許值，要求荷載取值，即基底壓力必須采用標(biāo)準(zhǔn)值。但驗(yàn)算基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載力時(shí)，由于材料強(qiáng)度用的是設(shè)計(jì)值，荷

46、載取值必須也采用設(shè)計(jì)值與之匹配。,單樁承載力驗(yàn)算時(shí)，對(duì)于驗(yàn)算由地基土對(duì)樁的支承所構(gòu)成的承載力，與之相應(yīng)的軸力是標(biāo)準(zhǔn)值，但由樁身強(qiáng)度構(gòu)成的承載力驗(yàn)算時(shí)必須用軸力的設(shè)計(jì)值。因此計(jì)算時(shí)必須注意區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)值與設(shè)計(jì)值的不同取值和不同的適用條件。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，確定淺基礎(chǔ)的平面尺寸、樁數(shù)等地基設(shè)計(jì)項(xiàng)目采用定值法，包括容許應(yīng)力法和總安全系數(shù)法。例如地基承載力特征值（容許值）、單樁極限承載力處于安全系數(shù)得單樁承載力特征值（容許值）。,抗力的性質(zhì)是容許值

47、，標(biāo)稱標(biāo)準(zhǔn)值或特征值；因此，荷載應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值。如果荷載誤用設(shè)計(jì)值，設(shè)計(jì)的安全度過高。確定淺基礎(chǔ)的高度、基礎(chǔ)配筋、筏基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、樁身強(qiáng)度驗(yàn)算、承臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等項(xiàng)目采用分項(xiàng)系數(shù)描述的設(shè)計(jì)表達(dá)式。因此，抗力采用設(shè)計(jì)值；荷載也采用設(shè)計(jì)值。如果荷載誤用標(biāo)準(zhǔn)值，設(shè)計(jì)的安全度將會(huì)過低，偏于危險(xiǎn)。上部結(jié)構(gòu)荷載最終由基礎(chǔ)傳給地基，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須與上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)。,在基坑工程設(shè)計(jì)時(shí)，問題與地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)正好相反，由土的強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算得到的土壓力是標(biāo)準(zhǔn)值

48、，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力也是標(biāo)準(zhǔn)值，但圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料強(qiáng)度卻是設(shè)計(jì)值?？傊诘鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)表達(dá)式兩端不匹配會(huì)造成浪費(fèi)；而基坑工程設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)表達(dá)式兩端不匹配則會(huì)造成安全度下降。,4.如何控制巖土工程的安全度？,討論工程安全度的控制與風(fēng)險(xiǎn)、影響巖土工程安全度的因素，包括體制的因素和技術(shù)的因素。 巖土工程是全過程的技術(shù)服務(wù)，包括勘察設(shè)計(jì)階段的安全度控制、施工與運(yùn)營(yíng)階段安全度的實(shí)現(xiàn)及可能存在的風(fēng)險(xiǎn)分析。,地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，包括地基持力層承載力計(jì)算

49、、軟弱下臥層驗(yàn)算、沉降計(jì)算、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算所用的荷載，必須是上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果，包括柱或墻根部的豎向力、水平力和彎矩。按每層的荷載估計(jì)值計(jì)算的結(jié)果，只能供編制勘察方案之用，不能用以做地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。,有些結(jié)構(gòu)物（如地下室、隧道、支擋結(jié)構(gòu)、堤壩結(jié)構(gòu)）設(shè)計(jì)時(shí)，巖土（包括巖土層中的水）作用于結(jié)構(gòu)物的荷載成為控制設(shè)計(jì)安全度的主要荷載，包括土壓力、水壓力、浮力、揚(yáng)壓力。注意這些根據(jù)土力學(xué)原理計(jì)算得到的荷載，按其性質(zhì)是標(biāo)準(zhǔn)值，不能直接與結(jié)構(gòu)抗力（其

50、性質(zhì)是設(shè)計(jì)值）進(jìn)行比較。,巖土的變形是建筑物的正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算的“作用”，也是造成建筑物承載力極限狀態(tài)的“作用”之一。建筑物承受變形的能力，即允許變形值，是極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)建筑物的“抗力”?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的允許變形值，有些是正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算的抗力，有些則是承載力極限狀態(tài)的抗力。[5],勘察設(shè)計(jì)階段是控制工程安全度的主要階段，如果在設(shè)計(jì)階段的安全度控制就有缺陷，設(shè)計(jì)安全度不足，或者對(duì)巖土體的工程性狀的認(rèn)識(shí)有偏差，設(shè)計(jì)

51、參數(shù)的取值存在問題，或者設(shè)計(jì)計(jì)算模式?jīng)]有反映工程的主要機(jī)理，安全系數(shù)的取值過低，或者甚至發(fā)生漏項(xiàng)和缺項(xiàng)。勘察和設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)參數(shù)的取值和設(shè)計(jì)計(jì)算兩個(gè)方面來(lái)控制巖土工程的安全度，核心的環(huán)節(jié)是合理選取安全系數(shù)。,安全系數(shù)的取值與破壞計(jì)算模式有關(guān)，不同的工程問題、不同的計(jì)算模式，安全系數(shù)的取值是不同的。例如，地基承載力的安全系數(shù)為2～3，而擋土墻的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)僅為1.3。并不表示地基承載力問題的安全度高于擋土墻的抗滑穩(wěn)定性。因此不同破壞計(jì)算

52、模式的安全系數(shù)之間，不能相互比較安全系數(shù)的大小。,我國(guó)對(duì)安全系數(shù)的取值考慮工程具體情況太少，因地制宜不夠。安全系數(shù)的取值與抗力的確定方法有關(guān)。對(duì)相同的破壞計(jì)算模式，確定抗力的方法不同，抗力的可靠性不同，應(yīng)該取用不同的安全系數(shù)。例如，歐洲規(guī)范對(duì)單樁承載力的安全系數(shù)，用載荷試驗(yàn)確定的單樁承載力，由于數(shù)據(jù)比較可靠，可以采用比較小的安全系數(shù)。安全系。,安全系數(shù)的取值與巖土參數(shù)的試驗(yàn)方法有關(guān)，當(dāng)采用不同的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算時(shí)，安全系數(shù)的取值是不同

53、的。例如，如果采用預(yù)固結(jié)以后的試樣做不固結(jié)不排水試驗(yàn)，得到的不排水強(qiáng)度cu會(huì)有很大的提高，如果利用這樣的試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算地基的穩(wěn)定性，就不能采用與傳統(tǒng)的試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算時(shí)相同的安全系數(shù)。,安全度控制風(fēng)險(xiǎn)的影響因素?？陀^的因素，取土試驗(yàn)過程中對(duì)試樣的擾動(dòng)、試驗(yàn)方法的不標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)結(jié)果的缺乏代表性、試驗(yàn)結(jié)果分析計(jì)算方法的不標(biāo)準(zhǔn)等因素都會(huì)影響對(duì)設(shè)計(jì)安全度的控制主觀因素，工程師對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)與分析，對(duì)代表性指標(biāo)的取用、對(duì)計(jì)算模式的選用等都會(huì)使得工程師對(duì)

54、安全度的控制偏離預(yù)期的期望值。,巖土工程安全度控制的關(guān)鍵是在勘察設(shè)計(jì)階段。巖土工程設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算巖土抗力的強(qiáng)度參數(shù)，并不是像上部結(jié)構(gòu)材料那樣，可以從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中查到；由巖土所構(gòu)成的荷載，也不可能從荷載規(guī)范得到。這些都需要通過巖土工程勘察，由試驗(yàn)、測(cè)定和經(jīng)驗(yàn)判斷取得。因此設(shè)計(jì)參數(shù)的取值是否符合設(shè)計(jì)的具體工程條件，是否反映了地質(zhì)條件的特點(diǎn)，都直接影響安全度的控制。但體制現(xiàn)狀卻非常不利于安全度的控制。,巖土工程參數(shù)分析與選定是巖土工程勘察內(nèi)業(yè)工作

55、的重要組成部分，是對(duì)原位測(cè)試和室內(nèi)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、加工，從中提出代表性的設(shè)計(jì)、施工參數(shù)，作為巖土工程勘察分析評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。巖土工程參數(shù)分析的內(nèi)容包括對(duì)原始數(shù)據(jù)的誤差分析和有效數(shù)字的取舍，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)特征的分析，平均值和標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算，參數(shù)間經(jīng)驗(yàn)公式的建立及其圖表表示方法。,由于巖土體是自然形成的，其成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造都是非均質(zhì)的和不確定的，勘察時(shí)的鉆孔或原位測(cè)試所取得的土樣或數(shù)據(jù)都有相當(dāng)大的偶然性，采樣必然帶有隨機(jī)性。因此，巖土工程參數(shù)

56、的分析方法必須建立在隨機(jī)數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，采用統(tǒng)計(jì)的方法獲得具有代表性的參數(shù)，對(duì)于巖土工程參數(shù)也只能從統(tǒng)計(jì)的概念上去理解，才能正確地使用。,對(duì)同一個(gè)巖土體，用同一種方法測(cè)定的巖土參數(shù)，每次的測(cè)定值并不完全相同，有時(shí)的分布范圍還相當(dāng)廣，如何從中得到代表性的參數(shù)，需要研究這些數(shù)據(jù)的分布規(guī)律。將測(cè)定值按數(shù)值大小從小到大依次順序排列，就得到變量的數(shù)列，稱為值序統(tǒng)計(jì)量，形成一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的分布，這是定量研究的基礎(chǔ)。需要巖土工程師具有分析不確定性的視野和能力

57、，具有風(fēng)險(xiǎn)分析的能力。,巖土本身所產(chǎn)生的荷載，不論是作用于結(jié)構(gòu)物或作用于巖土體上，其計(jì)算模式的正確與否，對(duì)安全度的控制是至關(guān)重要的。巖土本身所產(chǎn)生的荷載，一般也是采用巖土參數(shù)，選用一定的計(jì)算模式進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果，例如土壓力、水壓力、作用于土體或建筑物的浮力、作用于基礎(chǔ)底板的反力、作用于土體的滲透力等。,影響荷載計(jì)算結(jié)果正確性的因素。計(jì)算模式，計(jì)算假定是否反映了實(shí)際工程的主要控制因素？例如是空間問題還是平面問題、是彈性半無(wú)限體還是Wink

58、ler體系？計(jì)算工況，計(jì)算工況是否符合工程實(shí)際條件與自然條件？例如結(jié)構(gòu)的支承、約束條件，水的作用條件。,計(jì)算參數(shù)，計(jì)算參數(shù)反映在工程具體條件下的巖土基本屬性與工況的影響？例如抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選用、土的重度的選用等。,建筑物變形控制與承載力控制的主要差別是什么？,變形控制的作用是地基施加于建筑物的變形。而建筑物對(duì)變形的抵抗能力與結(jié)構(gòu)體系的類型、結(jié)構(gòu)的剛度、建筑物的體型、平面與立面的布置形式等建筑、結(jié)構(gòu)因素密切相關(guān)，確定允許變形值是最困難

59、的，現(xiàn)行規(guī)范總結(jié)的大多是四十年前的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。,勘察設(shè)計(jì)階段是控制工程安全度的主要階段，如果在設(shè)計(jì)階段的安全度控制就有缺陷，設(shè)計(jì)安全度不足，或者對(duì)巖土體的工程性狀的認(rèn)識(shí)有偏差，設(shè)計(jì)參數(shù)的取值存在問題，或者設(shè)計(jì)計(jì)算模式?jīng)]有反映工程的主要機(jī)理，安全系數(shù)的取值過低，或者甚至發(fā)生漏項(xiàng)和缺項(xiàng)。勘察和設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)參數(shù)的取值和設(shè)計(jì)計(jì)算兩個(gè)方面來(lái)控制巖土工程的安全度，核心的環(huán)節(jié)是合理選取安全系數(shù)。,影響安全系數(shù)取值的因素,安全系數(shù)的取值與破壞計(jì)算模式有關(guān)

60、，不同的工程問題、不同的計(jì)算模式，安全系數(shù)的取值是不同的。例如，地基承載力的安全系數(shù)為2～3，而擋土墻的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)僅為1.3。并不表示地基承載力問題的安全度高于擋土墻的抗滑穩(wěn)定性。因此不同破壞計(jì)算模式的安全系數(shù)之間，不能相互比較安全系數(shù)的大小。,我國(guó)對(duì)安全系數(shù)的取值考慮工程具體情況太少，因地制宜不夠。安全系數(shù)的取值與抗力的確定方法有關(guān)。對(duì)相同的破壞計(jì)算模式，確定抗力的方法不同，抗力的可靠性不同，應(yīng)該取用不同的安全系數(shù)。例如，歐洲

61、規(guī)范對(duì)單樁承載力的安全系數(shù)，用載荷試驗(yàn)確定的單樁承載力，由于數(shù)據(jù)比較可靠，可以采用比較小的安全系數(shù)。,安全系數(shù)的取值與巖土參數(shù)的試驗(yàn)方法有關(guān)，當(dāng)采用不同的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算時(shí)，安全系數(shù)的取值是不同的。例如，如果采用預(yù)固結(jié)以后的試樣做不固結(jié)不排水試驗(yàn)，得到的不排水強(qiáng)度cu會(huì)有很大的提高，如果利用這樣的試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算地基的穩(wěn)定性，就不能采用與傳統(tǒng)的試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算時(shí)相同的安全系數(shù)。,安全度控制風(fēng)險(xiǎn)的影響因素,客觀的因素，取土試驗(yàn)過程中對(duì)試樣的擾動(dòng)、

62、試驗(yàn)方法的不標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)結(jié)果的缺乏代表性、試驗(yàn)結(jié)果分析計(jì)算方法的不標(biāo)準(zhǔn)等因素都會(huì)影響對(duì)設(shè)計(jì)安全度的控制。主觀因素，工程師對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)與分析，對(duì)代表性指標(biāo)的取用、對(duì)計(jì)算模式的選用等都會(huì)使得工程師對(duì)安全度的控制偏離預(yù)期的期望值。,巖土工程設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算巖土抗力的強(qiáng)度參數(shù)，并不是像上部結(jié)構(gòu)材料那樣，可以從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中查到；由巖土所構(gòu)成的荷載，也不可能從荷載規(guī)范得到。這些都需要通過巖土工程勘察，由試驗(yàn)、測(cè)定和經(jīng)驗(yàn)判斷取得。因此設(shè)計(jì)參數(shù)的取值是否

63、符合設(shè)計(jì)的具體工程條件，是否反映了地質(zhì)條件的特點(diǎn)，都直接影響安全度的控制。,巖土工程設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算巖土抗力的強(qiáng)度參數(shù)，并不是像上部結(jié)構(gòu)材料那樣，可以從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中查到；由巖土所構(gòu)成的荷載，也不可能從荷載規(guī)范得到。這些都需要通過巖土工程勘察，由試驗(yàn)、測(cè)定和經(jīng)驗(yàn)判斷取得。因此設(shè)計(jì)參數(shù)的取值是否符合設(shè)計(jì)的具體工程條件，是否反映了地質(zhì)條件的特點(diǎn)，都直接影響安全度的控制。,由于巖土體是自然形成的，其成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造都是非均質(zhì)的和不確定的，勘察時(shí)的鉆孔

64、或原位測(cè)試所取得的土樣或數(shù)據(jù)都有相當(dāng)大的偶然性，采樣必然帶有隨機(jī)性。因此，巖土工程參數(shù)的分析方法必須建立在隨機(jī)數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，采用統(tǒng)計(jì)的方法獲得具有代表性的參數(shù)，對(duì)于巖土工程參數(shù)也只能從統(tǒng)計(jì)的概念上去理解，才能正確地使用。,對(duì)同一個(gè)巖土體，用同一種方法測(cè)定的巖土參數(shù)，每次的測(cè)定值并不完全相同，有時(shí)的分布范圍還相當(dāng)廣，如何從中得到代表性的參數(shù)，需要研究這些數(shù)據(jù)的分布規(guī)律。將測(cè)定值按數(shù)值大小從小到大依次順序排列，就得到變量的數(shù)列，稱為值序統(tǒng)計(jì)

65、量，形成一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的分布，這是定量研究的基礎(chǔ)。需要巖土工程師具有分析不確定性的視野和能力，具有風(fēng)險(xiǎn)分析的能力。,巖土本身所產(chǎn)生的荷載，不論是作用于結(jié)構(gòu)物或作用于巖土體上，其計(jì)算模式的正確與否，對(duì)安全度的控制是至關(guān)重要的。巖土本身所產(chǎn)生的荷載，一般也是采用巖土參數(shù)，選用一定的計(jì)算模式進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果，例如土壓力、水壓力、作用于土體或建筑物的浮力、作用于基礎(chǔ)底板的反力、作用于土體的滲透力等。,影響荷載計(jì)算結(jié)果正確性的因素,計(jì)算模式，計(jì)算假定是否

66、反映了實(shí)際工程的主要控制因素？例如是空間問題還是平面問題、是彈性半無(wú)限體還是Winkler體系？計(jì)算工況，計(jì)算工況是否符合工程實(shí)際條件與自然條件？例如結(jié)構(gòu)的支承、約束條件，水的作用條件。計(jì)算參數(shù)，計(jì)算參數(shù)反映在工程具體條件下的巖土基本屬性與工況的影響？例如抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選用、土的重度的選用等。,5.怎樣計(jì)算荷載？,請(qǐng)問設(shè)計(jì)部門提供的荷載是荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合還是準(zhǔn)永久組合或是基本組合，這三者之間如何換算？,對(duì)于不同的設(shè)計(jì)對(duì)象問題，采用

67、不同的荷載組合。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002的規(guī)定，為驗(yàn)算地基承載力，確定基礎(chǔ)的尺寸時(shí)，荷載采用標(biāo)準(zhǔn)組合。計(jì)算沉降時(shí)，荷載采用準(zhǔn)永久組合。驗(yàn)算地基或構(gòu)筑物的穩(wěn)定性時(shí)采用基本組合的設(shè)計(jì)值。驗(yàn)算基礎(chǔ)內(nèi)力和配筋時(shí)采用基本組合的設(shè)計(jì)值。在勘察任務(wù)書中的荷載一般是供驗(yàn)算地基承載力的，不清楚時(shí)可問設(shè)計(jì)人員。,這里有兩個(gè)不同的概念，不能認(rèn)為都是簡(jiǎn)單地乘一個(gè)系數(shù)。一個(gè)是所謂承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的區(qū)別，考慮的荷載內(nèi)

68、容是不同的，要根據(jù)實(shí)際工程情況，按荷載規(guī)范來(lái)計(jì)算。另一個(gè)是所謂標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值的區(qū)別，那是差一個(gè)分項(xiàng)系數(shù)，但也不都是1.25，如以恒載為主的情況就是1.35。,當(dāng)?shù)鼗休d力為kPa如何轉(zhuǎn)換為噸，如130kPa轉(zhuǎn)換為噸是多少噸？我國(guó)過去實(shí)行公制，即CGS制，從79年代后期，國(guó)家決定將計(jì)量單位改為國(guó)際制，即SI制。通過20多年的強(qiáng)制性推廣，國(guó)際制已經(jīng)在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，所有的工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都采用了國(guó)際制，所有的教科書也都采用了國(guó)際制，