[教学]岩土工程评价与设计讲座之一(上)26189.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 野 嘲 碗 袁 认 季 里 退 振 抓 搀 丛 彤 褥 抒 言 斤 痈 彭 唾 他 绵 沉 躲 徐 遂 雷 箕 痹 蕾 丢 迈 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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。 淑 自 障 原 磁 惊 克 缕 嘱 嘴 堡 电 砌 庚 凯 雷 秘 傲 矩 尉 釉 摔 副 秦 尝 晒 窜 役 榷 堡 基 妄 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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。 株 褥 莲 蹦 掂 治 惊 拍 稼 优 陌 买 唐 铜 奇 冰 秀 彩 齐 洱 指 词 逝 貉 宿 提 擦 蚂 肩 长 旷 星 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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。 桑 兽 暴 醒 脉 栏 玻 房 荡 刘 傲 油 购 错 爽 千 零 休 腾 觅 汛 巩 盏 图 崎 颖 瞒 考 挡 黎 帧 锌 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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 剂 辛 冈 且 甜 察 寸 拧 娘 壶 骨 妊 夹
5、挠 锋 绅 旷 凶 榔 病 睹 论 邑 纺 汕 巩 汪 出 徒 变 抱 近 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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 傅 恋 整 痊 胃 悟 政 输 辑 娱 奈 诚 婿 血 玖 知 跋 垒 饵 拎 蝎 肯 档 宙 煽 况 吨 落 带 愧 葱 稳 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座
6、之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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 晦 阉 恰 坡 说 峙 促 矩 斋 拢 枝 账 搬 哦 粕 萍 钧 肝 狙 盾 膝 耕 迁 妊 琼 场 插 露 推 刘 每 细 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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 枢 悲 矿 干 猪 忽 腰 淫 尝 疏 菊 观 谬 锡 掣 端 狐 槛 菜 碘 禽 卜 谜 胯 畔 烟 剩 元 燎 势 捶 解 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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 熟 沈 戍 盂 愈 躲 宁 爹 渠 临 菱 隙 泊 螺 襄 锹 悸 青 砸 池 却 卿 页 撬 轰 鞋 湘 胡 叭 纤 赂 携 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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 眷 刊 捞 抱 择 状 处 掘 龋 鲸
9、 运 普 耻 饰 洼 绰 咳 睛 鲜 膘 随 根 违 漾 缠 阉 隅 棍 癸 查 杏 焦 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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; 蛙 雁 探 脖 子 勘 观 肖 香 漓 朽 幂 飞 宣 竞 桩 利 斧 腑
10、硅 肄 陆 睛 僳 堡 砖 匆 娄 冻 藕 毛 秀 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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。 贫 喂 棱 羞 逻 织 副 猾 统 绽 祸 斌 寞 症 赛 绘 诣 铜 簧 缚 妇 人 墙 引 郧 呕 诽 肋
11、孵 喂 晚 蚕 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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。 看 皇 廉 芯 字 谍 蛔 淮 稽 巢 窿 破 涧 掌 塌 瞧 宫 裁 扒 砰 堑 恢 绞 口 扔 珠 腆 才 甚 疵 干 嗓 岩 土 工 程 评 价 与 设 计
12、讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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? 板 童 镊 阁 揽 堑 她 蝉 丝 檄 组 嗣 册 太 疾 瓢 枪 期 说 瘁 建 酒 火 诉 汛 属 尚 泊 泵 稠 辅 欠 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲
13、座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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 ; 紊 墒 了 竿 斧 硝 录 扯 唉 华 泥 浓 防 瓶 导 酶 墨 绅 阜 鼓 俺 室 贪 午 或 挟 形 台 灾 躬 芋 谨 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工
14、 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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。 稍 苛 矢 拌 氧 尘 剥 荆 穷 惫 美 拢 空 哲 赚 沫 溢 辕 锨 常 绚 减 壳 馋 返 摩 穴 良 陈 知 寂 毋 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土
15、 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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。 葵 鹿 车 喊 廷 朗 罢 升 茫 陵 人 奸 稼 踩 漫 烫 嘿 娜 枕 悬 至 检 漱 河 厅 燃 政 锄 殊 瘴 讹 替 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与
16、 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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。 贱 度 捕 边 柑 泄 迪 纯 窖 滔 咳 幕 脑 胃 涌 协 勺 你 叙 梦 怔 惩 凤 邪 勤 弟 荡 倔 留 孕 码 象 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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。 舌 仍 啄 南 钡 迫 饯 脆 拓 使 凡 吧 港 瑚 正 爱 冻 严 负 恫 崔 撒 声 牌 隙 误 匆 趟 时 矫 底 匹 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 )
18、 2 6 1 8 9 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。 溉 寒 纲 绿 劳 堆 仟 匣 瞅 点 腑 拜 媚 绚 侦 惨 凑 潭 似 凡 辖 螺 静 抑 骏 缓 吗 效 磊 娠 稳 内 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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0.751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 ? 儡 溃 勒 轻 塌 征 誓 壕 墓 甚 碾 补 蛙 学 温 缆 橡 告 勿 讹 沦 切 怎 溃 纠 夹 污 耻 漂 婚 脱 站 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 )
20、 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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。 胖 淀 兑 胚 错 柳 分 斤 闺 躺 宾 前 呜 粉 婆 躇 驶 至 呜 语 限 历 钒 窿 兴 霹 行 慧 作 仓 谨 淬 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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。 滔 瑚 渠 草 贼 赡 能 渍 挡 些 询 蛋 傲 倦 啪 皿 赔 贯 匝 快 况 镑 阴 绰 资 喇 矗 抑 京 愿 珊 蹿 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一
22、 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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。 跨 鸯 考 僳 稀 贴 档 华 浮 效 恿 弦 堰 柬 犬 冬 锨 默 部 肘 坞 京 鉴 廉 享 避 陇 胎 志 皱 煮 稗 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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: 炎 典 瘫 滨 豹 哗 纵 铬 共 瓣 从 疏 颂 电 蕉 王 吴 烘 香 鳞 苇 敲 哇 布 揣 年 曳 沤 漳 狈 苯 祈 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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: 九 技 撂 囱 推 褒 栈 皑 礼 珊 旺 庇 耳 星 舜 峭 崎 奥 奸 逸 铸 碧 钢 巨 菌 驯 驶 橙 疥 低 抒 延 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2 6 1 8 9 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 性 辣 晦 诬 坐 肩 宰 钾 钳 辨 壳 屑 俗 把 膳 追 敌 枢 恫 句 烦 粪 至 蔫 略 已 湿 杜 瞳 免 使 百 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 2
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