岩土工程勘察---勘察成果整理.doc

第七章
7.1土参数的分析与选取
7.1.1岩土参数的可靠性和适用性
岩土参数可分为两类：一类是评价指标，用以评价岩土的性状，作为划分地层鉴定类别的主要依据；另一类是计算指标，用以设计岩土工程，预测岩土体在荷载和自然因素作用下的力学行为和变化趋势，并指导施工和监测。
岩土参数的可靠性和适用性在很大程度上取决于岩土体受到扰动的程度和试验标准。它涉及到两个问题：①取样器和取样方法问题；②试验方法和取值标准问题。
7.1.2岩土参数的统计分析
由于岩土体的非均质性和各向异性以及参数测定方法、条件与工程原型之间的差异等种种原因，岩土参数是随机变量，变异性较大。
岩土参数统计分析前，一定要正确划分工程地质单元体。
常用的特征值可分两大类：前一类是反映数据分布的集中情况或中心趋势的，它们被作为某批数据的典型代表；后一类是反映数据分布的离散程度的。
按《规范》规定，表征岩土工程性质的主要参数的特征值，前一类为算术平均值fm，后一类为标准差σf和变异系数δ。
按变异系数的大小可划分变异性的不同等级(变异类型)，它有助于岩土工程师定量地判别和评价岩土参数的变异特性，以便提出不同的设计参数值。
剔除粗差有不同的标准，常用的有正负3倍标准差法、Chauvenet法和Grubbs法等。
7.1.3岩土参数的标准值和设计值
岩土参数的标准值是岩土工程设计时所采用的基本代表值，是岩土参数的可靠性估值。它是在统计学区间估计理论基础上得到的关于参数母体平均值置信区间的单侧置信界限值。
在岩土工程勘察成果报告中，应按下列不同情况提供岩土参数值：
(1)一般情况下，应提供岩土参数的平均值(fm)、变异系数(δ）、数值范围和数据的个数(n)。
(2)承载能力极限状态计算需要的岩土参数标准值应按式(7-９)计算；当设计规范另有专门规定的标准值取值方法时，可按有关规范执行。正常使用极限状态计算需要的岩土参数宜采用平均值。评价岩土性状需要的岩土参数应采用平均值。
(3)当用以分项系数描述的设计表达式计算时，岩土参数的设计值fd可按下式计算：
式中：γ——岩土参数的分项系数，按有关设计规范的规定取值。
7.2岩土工程分析评价
7.2.1分析评价的内容和要求
岩土工程分析评价的内容主要包括：
(1) 场地的稳定性和适宜性。(2) 为岩土工程设计提供场地地层结构和地下水空间分布的参数、岩土体工程性质和状态的设计参数。(3) 预测拟建工程施工和运营过程中可能出现的岩土工程问题，并提出相应的防治对策和措施以及合理的施工方法。(4) 提出地基与基础、边坡工程、地下洞室等各项岩土工程方案设计的建议。(5)预测拟建工程对现有工程的影响、工程建设产生的环境变化，以及环境变化对工程的影响。
为了做好分析评价工作规定的各项内容，要求做到以下各点：
(1) 必须与工程密切结合，充分了解工程结构的类型、特点和荷载组合情况，分析强度和变形的风险和储备。不仅仅是分析地质规律，而要切实解决工程实际问题。
(2) 掌握场地的地质背景，考虑岩土材料的非均匀性、各向异性和随时间的变化，评估岩土参数的不确定性，确定其最佳估值。
(3) 参考类似工程的经验，以作为拟建工程的借鉴。
(4) 理论依据不足、实践经验不多的岩土工程，可通过现场模型试验和足尺试验进行分析评价。对于重大工程和复杂的岩土工程问题，应在施工过程中进行监测，并根据监测资料适当调整原先制订的设计和施工方案。而且要预测和监控施工、运营的全过程。
7.2.2分析评价的方法
应采用定性分析评价与定量分析评价相结合的方法来进行。一般的操作程序是：在定性分析评价的基础上，方可进行定量分析评价；
需作定量分析评价的内容是：
(1) 岩土体的变形性状及其极限值。
(2) 岩土体的强度、稳定性及其极限值，包括地基和基础、边坡和地下洞室的稳定性。
(3) 岩土压力及岩土体应力的分布与传递。
(4) 其他各种临界状态的判定问题。
定量分析可采用解析法、图解法或数值法。
解析法可分为定值法和概率分析法。
定值法也称稳定性系数法或安全系数法。
目前国内的岩土工程计算一般都采用定值法，对特殊工程需要时可辅以概率分析法进行综合评价。
按《规范》规定，岩土工程计算应按极限状态进行。所谓“极限状态”指的是：整个工程或工程的一部分，超过某一特定状态就不能满足设计规定的功能要求。这一特定状态即称为该功能的极限状态。
按工程使用功能，可将极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态二类。
承载能力极限状态或称破坏极限状态。它又可分为两种情况：①岩土体中形成破坏机制；②岩土体的过量变形或位移导致工程的结构性破坏。
正常使用极限状态或称功能极限状态。这种极限状态对应于工程达到正常使用或耐久性能的某种规定限值。
属于正常使用极限状态的情况有：影响正常使用的外观变形、局部破坏、振动以及其他的特定状态。
按承载能力极限状态计算，可用于评价地基承载力和整体稳定性、土坡稳定性和挡土结构稳定性等问题。按正常使用极限状态计算，并以工程使用要求进行复核，可用于评价岩土体的变形、动力反应、透水性和涌水量等。
岩土工程的分析评价，应根据岩土工程勘察等级区别进行。
对三级岩土工程勘察，应根据邻近工程经验进行分析评价，必要时可结合少量的勘探、测试资料进行。
对二级岩土工程勘察，应在详细勘探、测试工作基础上，结合邻近工程经验进行分析评价。
对一级岩土工程勘察，除按二级要求进行外，尚宜对其中的复杂问题进行专门研究，并结合监测工作对评价结论进行核查。
7.3反分析
7.3.1反分析的含义
通过工程实体试验或施工监测岩土体实际表现性状所取得的数据，反求某些岩土工程技术参数，并以此为依据验证设计计算、查验工程效果以及分析事故的技术原因。
反分析应以岩土工程实体或足尺试验为分析对象。
反分析是一种分析研究性的工作。一个完整的反分析过程，除需完整准确的原型观测资料外，还必须具备详细的勘察资料和选择合理的计算模型。
反分析可分为非破坏性(无损的)反分析和破坏性(已损的)反分析两种情况。
为了提高反分析结果的可信度，不论何种类型的工程都应做到以下几点：
(1) 反分析之前，应进行详细的场地勘察工作，了解岩土和地下水条件，以及它们在施工过程中发生的变化。(2) 了解工程实体或足尺结构物在施工和运营过程中实际外加荷载的大小、加荷方式和作用时间。(3)通过测试和分析，确定岩土体的初始状态变量，如岩土体的初始应力状态、应力历史等。(4) 合理确定岩土体的本构关系或反应模型以及相应的计算方法。(5) 恰当假定分析过程中的排水条件和边界条件。(6) 恰当确定反分析中所需的岩土体辅助参数，如土的重量、隙比、含水率等。需进行数据统计时，一般只能在内插范围内选取参数，只有在确有把握的情况下，才采用外延方法。(7) 原型观测的项目、手段、方法和要求，应有针对性。(8)在进行量纲分析、理论分析、统计分析时，应注意反分析工程与设计工程之间在尺寸上的差异。
7.4岩土工程勘察报告
勘察报告是岩土工程勘察的总结性文件，一般由文字报告和所附图表组成。
7.4.1报告的基本内容
岩土工程勘察报告的内容，应根据任务要求、勘察阶段、地质条件、工程特点等情况确定。
报告的基本内容。一般应包括下列各项：
(1) 委托单位、场地位置、工作简况，勘察的目的、要求和任务，以往的勘察工作及已有资料情(2) 勘察方法及勘察工作量布置，包括各项勘察工作的数量布置及依据，工程地质 测绘、勘探、取样、室内试验、原位测试等方法的必要说明。(3) 场地工程地质条件分析，包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质和不良地质现象等内容，对场地稳定性和适宜性作出评价；(4) 岩土参数的分析与选用，包括各项岩土性质指标的测试成果及其可靠性和适宜性，评价其变异性，提出其标准值；(5) 工程施工和运营期间可能发生的岩土工程问题的预测及监控、预防措施的建议。(6) 根据地质和岩土条件、工程结构特点及场地环境情况，提出地基基础方案、不良地质现象整治方案、开挖和边坡加固方案等岩土利用、整治和改造方案的建议，并进行技术经济论证；(7) 对建筑结构设计和监测工作的建议，工程施工和使用期间应注意的问题，下一步岩土工程勘察工作的建议等。
7.4.2报告应附的图表
勘察报告应附必要的图表，主要包括：(1) 场地工程地质图(附勘察工程布置)。(2) 工程地质柱状图、剖面图或立体投影图。(3) 室内试验和原位测试成果图表。(4) 岩土利用、整治、改造方案的有关图表。(5) 岩土工程计算简图及计算成果图表。
7.4.3单项报告
除上述综合性岩土工程勘察报告外，也可根据任务要求提交单项报告，主要有：(1)岩土工程测试报告。(2)岩土工程检验或监测报告。(3)岩土工程事故调查与分析报告。(4)岩土利用、整治或改造方案报告。(5)专门岩土工程问题的技术咨询报告。最后需要指出的是，勘察报告的内容可根据岩土工程勘察等级酌情简化或加强。