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岩土研究院

岩土工程勘察技术分析准则

361 2021-04-15 10:54:11

岩土工程勘察是我们认识工程地质环境质量、获取有关工程设计参数的过程。是—项技术性极强的基础性工作。大量工程实践表明,造成工程事故或工程投资过大、经济损失太多往往与人们认识工程地质环境质量不够有密切关系。为保证勘察成果的质量,保证建设工程的稳定安全及技术经济的合理,岩土工程勘察工作必须遵循如下基本技术行为准则∶

1.实践准则——实事求是观点

(1)岩土体形成的长期性及地质作用的复杂性,决定了其具有自然工程地质性质的客观存在性、非均质性及各向异性的特点。即使通过取样测试,也由于样品的采取改变了其原始自然状态以及人为因素的影响,难以消除样品测试所获得的参数与原体实际参数所存在的差异。因此,要求人们在描述、测定岩土的工程地质性质时必须实事求是,切忌片面性和主观臆断性,同时也要充分注意岩十体的复杂性。

(2)由于岩土的时空变异性以及工程建筑的单个性,决定了某一具体工程勘察设计的单—性。由于建筑场地的岩土工程特性各不相同,因此每-工程的设计、施工都必须以场地岩土体的实际性状为准,以岩土,体的原型观测、实体测验、原位测试所获参数作为进行岩士工程分析论证及设计、施工的主要依据,从而突出了实践的重要性。

(3)为防止片面性,应尊重岩土体的客观实际,在对稳定性进行分析计算时。应有两种以上方案对比论证。因此,在分析论证过程中,切忌先入为主,主观臆断,"留优舍劣"的非科学态度。必要时可依据客观实际,采用反证的方法,获取正确的方案。

地基稳定性评价,通常是用定值法确定,即"地基实有强度 R/实际荷载效应 L"≥1时,则认为地基是稳定的。然而,事实上,地基实有强度 R 及实际荷载效应L 这两个"值",是由多因素所决定的,是随机变量,这里就存在一个我们赋予的 R、L 值及所得的比值与实际相符的程度——可信度问题。

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在地基稳定性评价时,有时还需评价变形强度,计算地基土的变形量,然而仅仅计算总沉降量往往还不能足以评价地基变形是否满足要求,还需计算差异沉降量,有时还要进行抗倾斜稳定性计算,这也是考虑到地基十的非均性、各向异性和工程特性要求提出的,以求公正的认识和评价地基岩土。

2.判据准则—极限状态准则

任何工程的兴建,都应满足在规定的时间内完成各项预期功能的要求。在建筑结构设计中,所应满足的预期功能为结构的安全性、适用性和耐久性。其中安全性∶是指结构在正常施工和正常使用条件下,能承受可能出现的各种作用,并在偶然事件发生时及发生后,仍能保持必需的整体稳定性。

适用性;是指结构在正常使用时应具有良好的工作性能。

耐久性;是指结构在正常维护条件下能完好地使用到规定的年限。或者说应具有足够的防止其材料性能随时间退化而引起失效的能力。

安全性、适用性和耐久性是衡量结构是否可靠的标志,因此总称为结构的可靠性。因此,可以概括地说,结构可靠性是指结构在正常设计、施工和使用条件下,在规定的使用年限内完成预期的安全性、适用性和耐久性功能的能力。

若结构能在规定的时间内和规定的条件下能完成各项预期功能,则称结构可靠。若结构能在规定的时间内和规定的条件下不能完成各项预期功能,则称结构不可靠或失效。

工程设计的目的,就是要在可靠性与经济性之间选择一种合理的平衡,从而使工程建设既能完成各项预期功能,又使造价尽可能低,即在可靠的前提下最省。因此,在工程设计过程中应遵循;技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的原则。作为工程设计基础的岩土工程勘察及其分析评价,也必须遵循这一原则。

但结构或工程建设怎样才算可靠呢?为此尚需进行判别。而判别的条件或准则,目前多以各种功能的极限状态。

所谓极限状态是指结构、构件或建设工程能满足设计规定的某一功能要求的临界状态(或称特定状态),超过这一状态,结构、构件或建设工程便不能满足设计要求。

我国现行规范根据所带来的严重后果的不同,将极限状态分为承载能力极限状态及正

常使用极限状态两大类。

承载能力极限状态;是指结构或构件达到最大承载能力或产生了使其不能继续承载的过大变形,从而丧失了完成安全性功能的能力的特定状态。当有下列情况之一时,可以认为超过了承载能力极限状态;

(1)整个结构或构件的一部分,作为刚体失去平衡,如倾覆;

(2)结构或构件或连接材料强度被超过而破坏 (含疲劳破坏)或因过度塑性变形而不能继续承载;

(3)结构转变为机动体系,或地基土产生滑移;

(4)结构或构件丧失稳定,如压屈。

正常使用极限状态;是指结构或构件达到正常使用和耐久性功能的某项规定限值的特定状态。

当有下列情况之一时,可以认为超过了正常使用极限状态;

(1)影响正常使用或外观的变形;

(2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏,如裂缝;

(3)影响正常使用的振动;

(4)影响正常使用的其他特定状态等。

承载能力极限状态在岩土工程工作中常用于土坡稳定、挡土墙稳定、承载力及地基整体稳定性,按有关规范用专项系数或安全系数方法进行计算和评价。

正常使用极限状态在岩土工程工作中常用于土体变形、动力反应、岩土体的透水性、含水性、渗入量、渗透变形、地震液化等的计算和评价。

在岩土工程分析评价中,常用的极限状态判据有∶

(1)在长期荷载作用下,地基变形不至于造成承重结构的破坏;(2)在最不利的荷载组合作用下,地基不出现失稳现象。更具体地说,在进行地基基础设计时,应满足∶(1)基础底面压力≤地基承载力设计值;(2)地基沉降值允许沉降值;(3)地基无滑移、倾覆危险;(4)地基基础不发生强度破坏。

 3.地质准则

这—准则强调了工程地质条件对岩土性状的影响。如同一工程或相似工程,在不同的地质条件下,可能会产生不同的问题,一幢高层建筑物,在坚硬~硬塑状态黏土层这一地基条件下,强度及变形值可能均满足工程建筑的稳定、安全、适用要求,如果换一个地基条件则可能地基十强度、变形值均不能满足或其中之—不能减满足工程要求。或者由干地基土的变形而引起建(构)筑物的严重破坏,或者有的场地地基稳定性不好,存在饱和粉土、细砂土层,在地震或振动作用下产生液化问题,而使建(构)筑物的稳定、安全、使用受到影响等。因此,这一准则强调了在进行岩土工程分析时,不仅是分析地质条件的现有情况,还应将地质条件(地形起伏,地层结构特征,地下水特征等)作为岩土力学性状变化的影响因素加以分析。

地下水既是岩土体的一个组成部分,直接影响岩土的性状及行为,也可作为工程结构物的环境,影响其稳定性及耐久性,其主要表现为∶(1)静水压力——对工程建筑起浮托作用;(2)动水压力——可引起边坡的失稳破坏;

(3)水位的升降———可使土体的有效应力减小或增加,地基土产生附加变形;(4)水头差——可引起流砂、管涌等潜蚀作用;(5)深基坑开挖的排水疏干;(6)沉井施工的排水、流砂;(7)对建筑物材料的腐蚀;

(8)对岩土的软化、崩解、湿陷、膨胀、化学溶蚀;(9)道路地基的冻害;

(10)排水条件对土体固结、强度的影响等等。

从上述可以看出,地下水对岩十的作用机制可分为力学及物理—化学作用两大方面,而动水压力(渗透力) 及浮托力是地下水力学行为的重要表现。这些作用往往以消极因素来影响岩土性状及行为,影响结构物的稳定性及耐久性,因此在岩土工程分析中应充分予以重视。然而,在日常工作中,则往往由干偏见而轻视地下水问题,忽视对地下水的分析和研究,只停留在一般的调查和评价,实际工作中症结的主要表现是;

(1)不了解不同岩土工程对地下水问题的不同要求;

(2)地下水位不准确、不齐全,往往是混合水位,无分层水位,有初见水位,无稳定水位;

(3)不注意查明地下水类型,补给来源,水力联系;

(4)不注意查明地下水季节变化动态等。

事实上,很多工程问题的出现是由于对地下水的调查、认识不清所造成的。