巖土工程分析評(píng)價(jià)

一、分析評(píng)價(jià)的內(nèi)容和要求

      巖土工程分析評(píng)價(jià)是勘察成果整理的核心內(nèi)容。它是在各項(xiàng)勘察工作成果和搜集已有資料的基礎(chǔ)上，依據(jù)工程的特點(diǎn)和要求進(jìn)行的。巖土工程分析評(píng)價(jià)的內(nèi)容主要包括：

      (1)場(chǎng)地的穩(wěn)定性和適宜性。

      (2)為巖土工程設(shè)計(jì)提供場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)和地下水空間分布的參數(shù)、巖土體工程性質(zhì)和狀態(tài)的設(shè)計(jì)參數(shù)。

      (3)預(yù)測(cè)擬建工程施工和運(yùn)營(yíng)過程中可能出現(xiàn)的巖土工程問題，并提出相應(yīng)的防治對(duì)策和措施以及合理的施工方法。

      (4)提出地基與基礎(chǔ)、邊坡工程、地下洞室等各項(xiàng)巖土工程方案設(shè)計(jì)的建議。

      (5)預(yù)測(cè)擬建工程對(duì)現(xiàn)有工程的影響、工程建設(shè)產(chǎn)生的環(huán)境變化，以及環(huán)境變化對(duì)工程的影響。

為了做好分析評(píng)價(jià)工作規(guī)定的各項(xiàng)內(nèi)容，要求做到以下各點(diǎn)：

      (1)必須與工程密切結(jié)合，充分了解工程結(jié)構(gòu)的類型、特點(diǎn)和荷載組合情況，分析強(qiáng)度和變形的風(fēng)險(xiǎn)和儲(chǔ)備。不僅僅是分析地質(zhì)規(guī)律，而要切實(shí)解決工程實(shí)際問題。

      (2)掌握?qǐng)龅氐牡刭|(zhì)背景，考慮巖土材料的非均勻性、各向異性和隨時(shí)間的變化，評(píng)估巖土參數(shù)的不確定性，確定其最佳估值。

      (3)參考類似工程的經(jīng)驗(yàn)，以作為擬建工程的借鑒。

      (4)理論依據(jù)不足、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不多的巖土工程，可通過現(xiàn)場(chǎng)模型試驗(yàn)和足尺試驗(yàn)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。對(duì)于重大工程和復(fù)雜的巖土工程問題，應(yīng)在施工過程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)資料適當(dāng)調(diào)整原先制訂的設(shè)計(jì)和施工方案。而且要預(yù)測(cè)和監(jiān)控施工、運(yùn)營(yíng)的全過程。

二、分析評(píng)價(jià)的方法

      應(yīng)采用定性分析評(píng)價(jià)與定量分析評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法來進(jìn)行。一般的操作程序是：在定性分析評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，方可進(jìn)行定量分析評(píng)價(jià);換言之，不經(jīng)過定性分析評(píng)價(jià)是不能直接進(jìn)行定量分析評(píng)價(jià)的。對(duì)某些問題則僅作定性分析評(píng)價(jià)即可，如工程選址及場(chǎng)地對(duì)擬建工程的適應(yīng)性、場(chǎng)地地質(zhì)背景和工程地質(zhì)條件分析、巖土性狀的描述等。定性分析和定量分析都應(yīng)在詳細(xì)占有資料和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用成熟的理論和類似工程的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行論證，并宜提出多個(gè)方案進(jìn)行比較。

1、定量分析評(píng)價(jià)的內(nèi)容

      (1)巖土體的變形性狀及其極限值。

      (2)巖土體的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及其極限值，包括地基和基礎(chǔ)、邊坡和地下洞室的穩(wěn)定性。

      (3)巖土壓力及巖土體應(yīng)力的分布與傳遞。

      (4)其他各種臨界狀態(tài)的判定問題。

2、定量分析的方法:定量分析可采用解析法、圖解法或數(shù)值法。

      (1)解析法:是使用最多的方法，它以經(jīng)典的剛體極限平衡理論為基礎(chǔ)。這種方法的數(shù)學(xué)意義嚴(yán)格，但由于應(yīng)用時(shí)對(duì)實(shí)際地質(zhì)體有一定的前提假設(shè)條件，以及邊界條件的確定和計(jì)算參數(shù)的選取也都存在誤差和不確定性，甚至有一定的經(jīng)驗(yàn)性，所以應(yīng)有足夠的安全儲(chǔ)備以保證工程的可靠性。

      解析法可分為定值法和概率分析法。

A.定值法也稱穩(wěn)定性系數(shù)法或安全系數(shù)法。

      它將各種計(jì)算參數(shù)皆取一確定值。因穩(wěn)定性系數(shù)就是各種參數(shù)的函數(shù)，即K=f(c、φ、γ…)，因而所獲得的穩(wěn)定性系數(shù)也是一確定值。為可靠起見，根據(jù)工程的重要性和地質(zhì)條件的復(fù)雜程度，一般用安全系數(shù)來保證計(jì)算的安全度。即在強(qiáng)度上根據(jù)經(jīng)驗(yàn)打一折扣，作為安全儲(chǔ)備。其表達(dá)式為：

      K=R/ S≥[K]

      式中：R、S、K、[K]——分別為抗力、作用力、穩(wěn)定性系數(shù)和安全系數(shù)。

B.概率分析法

      由于巖土性質(zhì)的差異性以及勘探、取樣和測(cè)試的誤差，導(dǎo)致許多參數(shù)并不是一個(gè)確定值，而是具有某種分布的隨機(jī)變量，所獲取的穩(wěn)定性系數(shù)亦相應(yīng)為隨機(jī)變量。因而采用概率分析法進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)更為合理，即按破壞概率量度設(shè)計(jì)的可靠性，將安全儲(chǔ)備建立在概率分析的基礎(chǔ)上。

概率分析法的表達(dá)式為：

Pf=P(K<1)≤[Pf ]

      式中：Pf、[Pf ]——分別為破壞概率和目標(biāo)破壞概率。而穩(wěn)定的概率則為：

R=1-Pf

      對(duì)確定穩(wěn)定性系數(shù) K 的各種計(jì)算參數(shù)需要進(jìn)行許多次隨機(jī)抽樣，才能獲得K 值的概率分布圖。

      目前國(guó)內(nèi)的巖土工程計(jì)算一般都采用定值法，對(duì)特殊工程需要時(shí)可輔以概率分析法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

3、巖土工程計(jì)算的極限狀態(tài)

       按《規(guī)范》規(guī)定，巖土工程計(jì)算應(yīng)按極限狀態(tài)進(jìn)行。所謂“極限狀態(tài)”指的是：整個(gè)工程或工程的一部分，超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的功能要求。這一特定狀態(tài)即稱為該功能的極限狀態(tài)。各種極限狀態(tài)都有明確的標(biāo)志或限值。按工程使用功能，可將極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)二類。

(1)承載能力極限狀態(tài)

      或稱破壞極限狀態(tài)。它又可分為兩種情況：

      A、巖土體中形成破壞機(jī)制;地基的整體性滑動(dòng)、邊坡失穩(wěn)、擋土結(jié)構(gòu)傾覆、隧洞冒頂或塌幫、滲透破壞等。

      B、 巖土體的過量變形或位移導(dǎo)致工程的結(jié)構(gòu)性破壞。由于土體的濕陷、震陷、融陷或其他大變形，造成工程的結(jié)構(gòu)性破壞;由于巖土過量的水平位移，導(dǎo)致樁的傾斜、管道破裂、鄰近工程的結(jié)構(gòu)性破壞;由于地下水的浮托力、靜水壓力或動(dòng)水壓力造成的工程結(jié)構(gòu)性破壞等。

(2)正常使用極限狀態(tài)

      或稱功能極限狀態(tài)。這種極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于工程達(dá)到正常使用或耐久性能的某種規(guī)定限值。屬于正常使用極限狀態(tài)的情況有：

      影響正常使用的外觀變形、局部破壞、振動(dòng)以及其他的特定狀態(tài)。例如，由于巖土變形而使工程發(fā)生超限的傾斜、沉降、表面裂隙或裝修損壞;由于巖土剛度不足而影響工程正常使用的振動(dòng);因地下水滲漏而影響工程(地下室)的正常使用等。巖土工程的分析評(píng)價(jià)，應(yīng)根據(jù)巖土工程勘察等級(jí)區(qū)別進(jìn)行。對(duì)三級(jí)巖土工程勘察，應(yīng)根據(jù)鄰近工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，必要時(shí)可結(jié)合少量的勘探、測(cè)試資料進(jìn)行。對(duì)二級(jí)巖土工程勘察，應(yīng)在詳細(xì)勘探、測(cè)試工作基礎(chǔ)上，結(jié)合鄰近工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。對(duì)一級(jí)巖土工程勘察，除按二級(jí)要求進(jìn)行外，尚宜對(duì)其中的復(fù)雜問題進(jìn)行專門研究，并結(jié)合監(jiān)測(cè)工 作對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)論進(jìn)行核查。

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