巖土工程分析評價

一、分析評價的內容和要求

      巖土工程分析評價是勘察成果整理的核心內容。它是在各項勘察工作成果和搜集已有資料的基礎上，依據工程的特點和要求進行的。巖土工程分析評價的內容主要包括：

      (1)場地的穩定性和適宜性。

      (2)為巖土工程設計提供場地地層結構和地下水空間分布的參數、巖土體工程性質和狀態的設計參數。

      (3)預測擬建工程施工和運營過程中可能出現的巖土工程問題，并提出相應的防治對策和措施以及合理的施工方法。

      (4)提出地基與基礎、邊坡工程、地下洞室等各項巖土工程方案設計的建議。

      (5)預測擬建工程對現有工程的影響、工程建設產生的環境變化，以及環境變化對工程的影響。

為了做好分析評價工作規定的各項內容，要求做到以下各點：

      (1)必須與工程密切結合，充分了解工程結構的類型、特點和荷載組合情況，分析強度和變形的風險和儲備。不僅僅是分析地質規律，而要切實解決工程實際問題。

      (2)掌握場地的地質背景，考慮巖土材料的非均勻性、各向異性和隨時間的變化，評估巖土參數的不確定性，確定其最佳估值。

      (3)參考類似工程的經驗，以作為擬建工程的借鑒。

      (4)理論依據不足、實踐經驗不多的巖土工程，可通過現場模型試驗和足尺試驗進行分析評價。對于重大工程和復雜的巖土工程問題，應在施工過程中進行監測，并根據監測資料適當調整原先制訂的設計和施工方案。而且要預測和監控施工、運營的全過程。

二、分析評價的方法

      應采用定性分析評價與定量分析評價相結合的方法來進行。一般的操作程序是：在定性分析評價的基礎上，方可進行定量分析評價;換言之，不經過定性分析評價是不能直接進行定量分析評價的。對某些問題則僅作定性分析評價即可，如工程選址及場地對擬建工程的適應性、場地地質背景和工程地質條件分析、巖土性狀的描述等。定性分析和定量分析都應在詳細占有資料和數據的基礎上，運用成熟的理論和類似工程的經驗進行論證，并宜提出多個方案進行比較。

1、定量分析評價的內容

      (1)巖土體的變形性狀及其極限值。

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

      (3)巖土壓力及巖土體應力的分布與傳遞。

      (4)其他各種臨界狀態的判定問題。

2、定量分析的方法:定量分析可采用解析法、圖解法或數值法。

      (1)解析法:是使用最多的方法，它以經典的剛體極限平衡理論為基礎。這種方法的數學意義嚴格，但由于應用時對實際地質體有一定的前提假設條件，以及邊界條件的確定和計算參數的選取也都存在誤差和不確定性，甚至有一定的經驗性，所以應有足夠的安全儲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.定值法也稱穩定性系數法或安全系數法。

      它將各種計算參數皆取一確定值。因穩定性系數就是各種參數的函數，即K=f(c、φ、γ…)，因而所獲得的穩定性系數也是一確定值。為可靠起見，根據工程的重要性和地質條件的復雜程度，一般用安全系數來保證計算的安全度。即在強度上根據經驗打一折扣，作為安全儲備。其表達式為：

      K=R/ S≥[K]

      式中：R、S、K、[K]——分別為抗力、作用力、穩定性系數和安全系數。

B.概率分析法

      由于巖土性質的差異性以及勘探、取樣和測試的誤差，導致許多參數并不是一個確定值，而是具有某種分布的隨機變量，所獲取的穩定性系數亦相應為隨機變量。因而采用概率分析法進行穩定性評價更為合理，即按破壞概率量度設計的可靠性，將安全儲備建立在概率分析的基礎上。

概率分析法的表達式為：

Pf=P(K<1)≤[Pf ]

      式中：Pf、[Pf ]——分別為破壞概率和目標破壞概率。而穩定的概率則為：

R=1-Pf

      對確定穩定性系數 K 的各種計算參數需要進行許多次隨機抽樣，才能獲得K 值的概率分布圖。

      目前國內的巖土工程計算一般都采用定值法，對特殊工程需要時可輔以概率分析法進行綜合評價。

3、巖土工程計算的極限狀態

       按《規范》規定，巖土工程計算應按極限狀態進行。所謂“極限狀態”指的是：整個工程或工程的一部分，超過某一特定狀態就不能滿足設計規定的功能要求。這一特定狀態即稱為該功能的極限狀態。各種極限狀態都有明確的標志或限值。按工程使用功能，可將極限狀態分為承載能力極限狀態和正常使用極限狀態二類。

(1)承載能力極限狀態

      或稱破壞極限狀態。它又可分為兩種情況：

      A、巖土體中形成破壞機制;地基的整體性滑動、邊坡失穩、擋土結構傾覆、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致工程的結構性破壞。由于土體的濕陷、震陷、融陷或其他大變形，造成工程的結構性破壞;由于巖土過量的水平位移，導致樁的傾斜、管道破裂、鄰近工程的結構性破壞;由于地下水的浮托力、靜水壓力或動水壓力造成的工程結構性破壞等。

(2)正常使用極限狀態

      或稱功能極限狀態。這種極限狀態對應于工程達到正常使用或耐久性能的某種規定限值。屬于正常使用極限狀態的情況有：

      影響正常使用的外觀變形、局部破壞、振動以及其他的特定狀態。例如，由于巖土變形而使工程發生超限的傾斜、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;因地下水滲漏而影響工程(地下室)的正常使用等。巖土工程的分析評價，應根據巖土工程勘察等級區別進行。對三級巖土工程勘察，應根據鄰近工程經驗進行分析評價，必要時可結合少量的勘探、測試資料進行。對二級巖土工程勘察，應在詳細勘探、測試工作基礎上，結合鄰近工程經驗進行分析評價。對一級巖土工程勘察，除按二級要求進行外，尚宜對其中的復雜問題進行專門研究，并結合監測工 作對評價結論進行核查。

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