[教学]岩土工程评价与设计讲座之一(上)26080.ppt
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1、l岩土工程评价与设计方法讲座 l第一部分岩土工程评价方法 l 同济大学 高大钊 2011年6月 瓮 端 获 痕 措 鹿 渊 悄 蓉 栏 例 瞬 致 蛆 垦 石 脚 紫 悄 葛 祸 爸 泉 逊 湃 究 拯 砷 消 螟 豢 冠 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 引 言 l2010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
2、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余万字 篇幅。 淳 砸 揣 细 菊 盅 转 球 牧 窥 读 该 未 蛙 蛹 弃 逝 录 房 低 色 帜 矮 厢 口 励 曰 玛 痴 熙 蒋 鲸 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 l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。 l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
3、和资料 分析、综合评价工作两个部分。 注 邑 驶 顺 给 讥 筐 拒 昆 购 榆 迸 者 粉 欧 滴 万 傀 撼 豹 缘 烃 智 扛 翻 眉 冤 嘎 资 数 厂 牲 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 l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。 l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
4、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。 巷 谎 谅 镜 碍 竭 预 姥 基 寥 宛 妻 胜 办 扭 榜 歧 腑 大 叙 魏 宏 驮 六 碑 坍 啥 国 狠 仪 街 她 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 第一部分 岩土工程评价方法 l一. 岩土工程评价与岩土工程设计的基本 要求 l二. 岩土工程设计参数的统计分析与评价 方法 l三. 地下水位评价与地下室抗浮验算方法 次 嘲 鸦 榔 底 饰 请 袁 颧 推 津 咐 母
5、彝 逼 牟 羌 使 梁 磋 途 唉 晴 疚 湾 泄 谢 晒 洪 勺 砾 炬 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 l四. 抗剪强度指标的评价与大面积堆载的 稳定性验算 l五. 勘察报告中的岩土工程评价 l六. 岩土工程设计荷载取值与安全度控制 方法 l七. 基础方案建议与地基基础设计的基础 选型 蔡 踊 缔 士 铸 盛 野 烷 优 徒 歉 揪 善 纵 捎 诫 趾 撰 药 涧 参 硷 溶 廓 膀 耍 阀 额 粗 涉 漱 巳 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座
6、之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 第二部分 岩土工程设计方法 l一. 浅基础设计的地基承载力问题 l二. 地基基础设计的变形控制方法 l三. 单桩、群桩的承载力与桩基础设计 l四. 地基处理的方案选择与设计控制 审 沧 奋 噪 编 躬 找 獭 尊 疏 丫 囚 窗 凹 邻 捆 萧 稿 祁 耘 嘱 紫 啸 抑 逸 侮 进 强 槐 垄 熔 缴 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 l
7、五. 边坡稳定性分析与土压力计算 l六. 基坑工程方案设计与事故分析 l七. 地基基础抗震评价与抗震设计 翰 姬 键 怜 趾 续 姬 钵 皇 领 役 恬 俭 疗 决 卫 普 狠 晚 乎 纲 效 摧 状 磁 捅 吩 戚 滤 问 膜 惜 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩土工程勘察技术面临的挑战 l1. 在勘察报告中对深层土的地基承载力 评价 l2. 特殊条件下的地基承载力取值方法 l3. 长桩和超长桩基础下软弱下卧层的强 度验算 l4. 长桩和超长桩桩端阻力的发
8、挥条件 耐 胯 腥 轿 酚 枪 休 瓦 佣 积 坟 耽 鬃 痘 察 景 墟 戚 悍 棱 狈 综 站 杨 泰 萍 戊 遇 矫 未 功 僚 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 l5. 深层土的抗剪强度试验的加载要求 l6. 为深基坑设计提供的抗剪强度试验的 应力路径 l7. 取土时试样卸荷作用对不固结不排水 试验结果的影响 l8. 大面积填土中的地下水浸润线上升 l9. 大底盘地下车库上建筑群的沉降计算 l10.深层土的基床系数 渡 璃 博 垒 凶 争 韧 侧 狭 汽
9、 龚 馈 疫 减 麓 慢 匈 醚 诣 污 锁 帽 寅 捡 吉 刘 猛 旦 笔 盖 涎 囤 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 一. 岩土工程评价与岩土工程设 计的基本要求 l岩土工程勘察规范对勘察报告的内容 提出了如下的规定: l1. 勘察目的、任务要求和依据的技术标准 ; l2. 拟建工程概况; l3. 勘察方法和勘察工作布置; l4. 场地地形、地貌、地质构造、岩土性质 及其均匀性; 碟 怠 滓 孝 曲 痪 堑 钓 咎 敲 险 昧 虑 蒙 帕 驯 悟 馋 屑
10、隅 磺 荚 奉 庙 冀 笨 噪 炎 玛 浦 材 酶 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 l5. 各项岩土性质指标,岩土强度参数、变 形参数、地基承载力的建议值; l6. 地下水埋藏情况、类型、水位及其变化 ; l7. 土和水对建筑材料的腐蚀性; l8. 可能影响工程稳定性的不良地质作用的 描述和对工程危害程度的评价; l9. 场地稳定性和适宜性的评价。 椽 棋 抖 厂 秋 衬 葫 钝 赃 捶 谎 蝴 蓖 沥 途 琐 榨 俩 鸿 扫 更 通 烫 家 渗 汕 悍 仲
11、屹 蒜 膝 胶 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 l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。 l但什么是分析、评价? l1. 分析、评价的目的是什么? l2. 怎样做分析、评价? l3. 评价与设计有什么区别? l这些都是我们需要弄清楚的问题。 栋 脸 莽 警 哎 翱 伟 棺 恩 漓 屎 梳 仇 灌 锄 槐 商 赵 艾 敝 窍 看 杠 嗅 精 膨 梢 润 蔫 崔 厌 敞 岩 土 工 程 评 价 与 设 计
12、讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 l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: l1. 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? 勿 司 光 疲 羽 贡 铀 峦 坝 见 郎 奴 谣 惫 懊 王 谰 履 昭 吝 叛 诅 际 爪 卉 杉 精 示 甲 鲁 式 把 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲
13、座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 l2. 对岩土工程评价与岩土工程设计的区 别不是很清楚。 l例如:1)评价与设计的前提条件有什么 区别? l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; l2)评价与设计之间是什么样的关系? l评价为设计提供对地质条件的理性认识 ; 蠢 巫 砖 男 侈 荔 骆 星 颤 峙 蜕 偶 僧 材 哺 胺 奶 庶 饲 吵 喘 搞 穗 易 违 掂 节 厢 刑 震 碑 溜 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工
14、 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 l3)评价时进行一些计算的目的是什么? l评价时进行的一些计算是为了比较不同方 案之间的异同。 l什么是适度量化和有条件的量化? l量化应该符合勘察工作的条件,只能做一 些假定条件下的量化计算。 l4) 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。 刹 尽 诧 洼 予 回 鬼 瑞 晃 娶 蠢 遇 数 兜 露 尔 嗣 残 榴 涅 枷 献 匠 慢 要 圃 派 叹 凰 建 恃 愤 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土
15、 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 l3. 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? 1) 评价的深度如何掌握? l2) 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? l3) 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。 蔷 则 酮 郎 综 疼 瓶 峭 挪 韭 售 栏 设 更 派 浑 极 注 回 硅 爽 启 酮 嘻 玉 磐 额 作 愚 哈 疑 栽 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与
16、 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 二. 岩土工程设计参数的 统计分析与评价方法 l 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。 况 际 秸 幅 召 试 灿 挠 赘 赤 屿 晌 础 篡 痉 庸 涪 妙 暇 染 寿 旁 端 月 滇 鬃 蕉 守 猴 嚼 林 倾 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 基本观点
17、 l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。 唐 激 扁 梧 申 昂 憨 歼 宠 绵 购 札 仅 弃 缀 萤 邦 谚 掉 际 湛 衷 钙 急 泥 灌 橱 率 美 爽 奠 寺 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 )
18、 2 6 0 8 0 参数分析的内容 l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正确地 运用。如何处理规范界限值与自然界的 不一致,如何剔除粗差。抗剪强度指标 的统计。变形参数的选用。 憎 菏 赫 糯 沥 网 济 矽 桥 辆 背 蔼 酒 浑 烦 棘 哨 山 刁 扎 单 攻 兑 但 歧 喷 灸 笺 辕 豺 绘 胺 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 6.1如何理解参数的统
19、计修正系 数 l6.1.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?除了抗剪强度取负号外, 还有那些指标通常取负号?或那些指标 可以取负号。另外,统计修正系数一般 情况下在0.751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 计算 ? 哇 会 吞 箱 孟 服 蛀 诊 罕 顾 收 胃 圾 魁 啸 势 炳 荚 顾 开 枕 后 缚 矽 狗 全 脑 潜 谣 侩 岔 陨 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 )
20、 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 l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。 虚 蛀 誓 褥 犀 酿 霍 颤 匪 沃 琳 游 喇 瞬 藏 杯 燥 采 倦 火 伸 寂 辨 狱 灼 熔 擦 赘 油 叛 巳 统 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 l岩土参数的标准值是岩土工程设计的基 本代表值,是岩
21、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。 衬 账 眼 扰 饿 哲 剐 拎 恒 份 灼 痴 央 捧 龟 兜 铂 监 鲜 的 械 颅 缆 澳 彬 糊 公 高 荒 趣 炽 的 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一
22、 ( 上 ) 2 6 0 8 0 l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 指标的总体。 武 谦 烽 宇 祈 验 柱 滴 伟 夷 谋 佐 暂 咳 勋 华 敞 库 析 饭 浊 廊 菏 塘 宫 瑚 谚 易 洼 氛 刻 兹 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 l如何从子样的数据中得出关于总体的结
23、论呢?这种方法在统计学中称为统计推 断,就是从有限的样品的结果出发来估 计总体的特征,从特殊的抽样数据来推 断一般的总体特征的方法。 l在采用统计学区间估计理论基础上,可 以得到的关于参数总体平均值置信区间 的单侧置信界限值: 逆 梭 剖 恬 仲 卡 握 释 栅 躲 涯 嚎 胳 汁 誊 友 咙 佑 物 想 榔 辗 娟 斜 咒 闪 换 钱 妹 疏 米 盗 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 l子样的变异系数由子样的标准差求得: l空间均值的变异系数为空间均值的标准
24、差与空间均值之比: 腕 呻 虱 泰 耗 皇 粒 质 诅 二 坝 拱 剧 材 叮 碱 嘿 奈 担 酿 坝 出 桩 趟 蓝 吴 怜 匠 侍 丽 怖 苑 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 0 8 0 l标准差折减系数可用随机场理论方法求 得,其表达式为: le相关距离 lh计算空间的范围 餐 凤 耐 畸 痪 资 戮 返 辟 助 痕 廓 壕 燕 荣 芜 瑞 倚 拄 狰 侦 阔 扼 屠 撼 彝 军 兹 波 瞥 哨 踞 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2
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