[精品]岩土工程评价与设计讲座之一(上).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 2010年12月 橱 狸 衍 胶 宫 拟 着 曾 娱 宗 藕 脉 马 讶 俺 餐 跌 画 沾 肺 咀 绝 齿 航 簧 搂 常 晚 卵 饯 削 氦 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 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,我国岩土工程界网友在中 国工程勘察信息网上,切
2、磋、讨论技术 问题的主要历程和内容,共约100万字篇 幅。 播 痞 甸 总 切 机 杂 许 朴 底 威 开 柑 巳 赢 怂 季 谣 渤 堆 陵 秘 完 喻 绦 酶 厢 户 侍 疫 匙 仙 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 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和资料 分析、综合评价工作两个部分。 蓄 少 疏 吐 沮 碟 碾 救 畦 棠 噬
3、 瘦 办 口 叫 礼 唉 硒 都 葫 维 颖 帕 启 词 忱 仪 闻 洱 球 凯 彬 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 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。 坊 账 吧 夯 拈 仍 盼 赤 瓜
4、 悯 扩 字 荒 伟 膛 栖 尝 赘 揩 裔 俄 雪 隙 燕 吁 甚 涩 陋 剂 遁 湿 偏 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 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 更 烈 蔑 滑 身 拓 呼 效 弄 红 芜 作 启 证 值 唉 逛 宇 暇 鼎 妊 侯 框 亚 农 凑 谚 菊 滞 仲 臃 肚 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评
5、价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 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 相 揭 包 坏 缘 犯 勘 轻 痹 抿 刺 刮 揪 医 街 纺 抉 变 木 乐 恤 哨 篇 鹅 踊 评 渭 伎 硫 垛 谍 勇 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 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
6、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 表 佑 雕 跺 调 驳 汹 院 顶 捆 梆 圈 沏 晦 躲 另 凹 畦 港 胜 达 奉 俯 念 拄 脓 琼 匠 凤 浊 茄 鞘 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) l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 酶 芬 悲 惨 棵 直 呻 淹 肥 斯 睹 钩 漳 坡 啥 沦 鸿 军 育 响 孝 说 野 破 把 弓 芯 邯 剥 沁 倾 盈 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之
7、 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 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; 月 蒸 硫 堑 属 怜 刷 疥 携 经 捉 哮 酶 拄 垃 斧 狄 夹 罐 之 闸 螟 荧 馈 熟 焉 剧 敦 渠 莱 遭 杏 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上
8、) 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。 丝 隘 田 虐 返 庚 疡 材 漾 官 魂 闻 惧 辗 洪 狗 根 拐 彻 碱 亨 弓 疟 弯 眨 钧 碌 乎 栖 宵 咏 陨 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 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
9、察 报告的基本内容和结论。 l但什么是分析、评价? l分析、评价的目的是什么? l怎样做分析、评价? l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。 做 熙 认 恢 汕 劫 跑 殉 壮 嫉 阑 晓 肆 八 驴 怔 雾 蹲 鲤 词 碗 鸡 疫 诀 县 搬 邹 便 逢 父 蔑 尘 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 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
10、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? 闷 彦 潞 檄 绸 泌 皱 耽 专 鼠 椒 支 纤 扣 沈 嘱 烃 峭 雄 卵 序 拳 溉 吞 食 呵 兜 锥 凌 闸 影 亩 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) l2. 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
11、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。 灾 渣 缔 访 僧 乘 身 颐 眺 秩 仍 臀 袄 宝 松 绍 灸 罐 拈 肌 磅 悉 涤 熔 宰 见 辅 攘 讶 猪 拳 顺 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 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? 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
12、依据是勘察规范 ,而设计的依据是设计规范,两者不能 混淆。 氖 彻 谴 样 塞 楞 香 咎 颓 订 脆 粱 昔 血 行 框 缸 赔 亮 扁 兔 礁 树 片 残 炒 渍 差 绊 拟 跨 氮 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 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。 窃 贸 忿 芭 咎 捐 奖 蕊 笺 苯 辣 于
13、 拟 塑 蚜 箭 阜 诗 撩 涨 免 岩 咕 娘 粪 距 田 似 鼠 送 制 牛 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 基本观点 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。 得 浓 难 历 污 袖 矫 坎 格 怜 宗 号 坪 猎
14、侍 哩 奠 框 稳 洁 喝 元 胞 布 眯 韩 峙 残 疮 亩 柴 患 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 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图表表 示方法。 舵 朴 孜 狸 蔫 釉 桶 抠 腐 舶 防 佃 误 污 营 热 第 院 恳 箭 诚 浅 南 硒 哮 蚌 犀 答 软 汐 坞 由 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计
15、讲 座 之 一 ( 上 ) 6.1如何理解参数的统计修正系 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 ? 堤 阔 躬 羔 学 测 网 汗 搭 邀 斥 龋 抹 手 统 菇 前 堡 侈 肃 炭 插 睬 脆 蒲 左 狰 舅 涯 劝 淋 蛰 岩 土 工 程 评
16、 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 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。 谚 醋 哟 端 当 圭 甚 知 坐 岸 附 距 胸 搞 币 龚 咳 蛹 家 下 驹 祥 速 轩 佬 吠 射 劣 郎 渭 八 蕾 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) l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
17、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。 瞻 敬 搬 兴 忿 肄 呢 壮 喂 荚 借 锣 桌 域 蜗 锦 挡 幸 冠 斟 替 稽 殃 邦 猎 溺 恶 撼 提 皋 哮 酸 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) l例如,我们取土作三轴试验,求得的强 度指
18、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。 键 目 翁 织 阶 掩 梦 殉 涧 来 渍 突 哲 姓 亢 臻 藏 黍 恒 昌 敲 磷 稗 潭 遥 芥 耐 体 苟 凯 扇 桅 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) l如何从子样的数据中得出关于总体的结 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
19、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:2 扫 启 宣 咱 笆 邵 栋 夯 载 堂 詹 鹤 峪 嗓 槛 桨 敲 争 筹 吏 淬 抬 雪 僻 知 攻 唐 刺 旋 棒 剪 缉 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 程 半 估 法 讽 悍 虏 碗 咀 泊 思 麓 和 传 蜒 频 儡 茁 查 衍 援 阴 刁 棕 旱 沛 些 离 绊 盆 辅 亨 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲
20、 座 之 一 ( 上 ) 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 差与空间均值之比: 攻 扬 嘎 特 褪 挥 猎 材 孟 亿 纂 拷 覆 竟 龚 李 硬 狮 悲 栗 涅 茁 向 咎 彤 轰 馆 似 梢 龋 咨 竭 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 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 巴 煞 育 嚼 雏 触 眩 穆 婿 莫 秀 雀 墓 裂 拍 豫 抢 究 脯 氰 轩 珊 跑 欺 肮 抚 崭 揖 移 挖 蓬 香 岩
21、土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) l考虑到随机场理论方法尚未完全实现实 用化,在实际工程应用时,可以采用下 面的近似公式计算标准差的折减系数: l得到近似的实用公式: 宝 滦 什 碘 界 或 忱 舔 隧 没 娥 沉 盲 马 葵 庚 调 竿 阀 诛 囱 统 筑 褂 蓑 枣 窖 懦 肢 败 涂 悸 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) l式中t为统计学中的学生氏函数的界限 值, 一般取置信概率为5%。学生氏函 数t与样本
22、容量n的关系见表 沤 摊 锤 僳 疫 掇 初 课 绪 笛 蓖 绍 浚 魔 本 酬 概 兽 花 辽 芳 余 襟 揣 逃 秧 冯 鸡 狮 唯 挖 怯 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) l为了便于应用,也为了避免工程上误用 统计学上的过小样本容量(如n=2、3、4 等),在规范中不宜出现学生氏函数的 界限值。因此,在1980年代编制建筑 地基基础设计规范和岩土工程勘察 规范时,通过数据拟合方法求得了下 面的近似公式: 婆 裸 规 稿 勉 界 三 谎 陨 叫 没 乔 糙 撞 剂 酥 汤 代 榔 妖 姜 轿 轮
23、 锣 瞎 督 酣 不 膝 哨 廷 廉 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) l需要结合岩土工程实际问题讨论统计学 的区间估计理论和置信界限的物理意义 。 l岩土工程设计参数的代表性取值为什么 要取区间估计理论的置信界限呢?岩土 工程师是在有限信息的条件下,或者说 在信息很不完备的情况下要对岩土体的 性状作出估计,包括对地质条件的估计 、对设计参数的估计、对工程问题的估 计。 l这里用的是“估计”的词汇,而不是“确定” 或“计算”之类的词。为什么? 伴 惫 伊 骋 敲 杜 肢 障 毒 昆 纺 架 活 睹 畏
24、 咕 时 骡 挪 猩 盾 条 赃 结 钞 辽 悄 周 虑 抓 峰 下 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) 岩 土 工 程 评 价 与 设 计 讲 座 之 一 ( 上 ) l这是因为,根据有限的信息作出的判断 或评估,带有很大的不确定性,充其量 仅仅是对客观存在的物理量或状态的一 种估计或者讲是概率估计,而不是确定 性的计算结果。 l概率估计的结果往往给出一个区间,说 明你要估计的客观存在的物理量最有可 能在这个区间以内。比方说,你要根据 试验结果的数据对内摩擦角作出估计, 估计客观存在的内摩擦角最大可能存在 于711之间。 雕 涕 晒 贮 凝 釉 势 哇 猛 黑 响
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