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巖土工程設計的內(nèi)涵及特征總結(jié)

新聞時間:2017-08-03 文章來源: 文章作者:ztcjjt
摘 要:巖土工程設計應以最少的投資,最短的工期,達到設計使用年限內(nèi)安全運行,并滿足所有預定功能,具有對自然條件的依賴性、巖土性質(zhì)的不確定性、注重經(jīng)驗特別是地方經(jīng)驗等特性。在巖土工程設計時,應重點注意如下幾個方面:一是施工的可操作性和質(zhì)量的可控制性;二是技術(shù)方法的適用性和有效性;三是環(huán)境限制和負面影響;四是基本資料的完整性和可靠性。 
關(guān)鍵詞:巖土工程設計;內(nèi)涵;特征 
1 巖土工程設計的內(nèi)涵 
巖土工程設計,我們認為應以最少的投資、最短的工期,達到設計使用年限內(nèi)安全運行,并滿足所有預定功能,即包括預定功能要求、安全性和耐久性要求、投資和工期的經(jīng)濟性要求等三個方面。 
設計時應考慮的因素包括設計使用年限內(nèi)預定的功能、場地條件、巖土性質(zhì)及其變異性、工程結(jié)構(gòu)特點、施工環(huán)境,相鄰工程的影響、施工技術(shù)條件,設計實施的可行性、地方材料資源和投資及工期。同時,注意場地條件,防治災害;合理選用巖土參數(shù);定性分析與定量分析相結(jié)合。 
巖土工程的設計需要多方面基礎(chǔ)資料,隨具體工程的需要而異。主要包括如下幾個方面材料:地形、水文、氣象資料;巖土工程勘察資料;建筑結(jié)構(gòu)資料;其他資料。 
 2 巖土工程設計的特點 
2.1 對自然條件的依賴性 
巖土工程與自然界的關(guān)系極為密切,設計時必須全面考慮氣象、水文、地質(zhì)、地下條件及其動態(tài)變化,包括可能發(fā)生的自然災害以及由于興建工程改變自然環(huán)境引起的災害,必須特別重視調(diào)查研究,做好巖土工程勘察工作。 
2.2 巖土性質(zhì)的不確定性 
巖土參數(shù)是隨機變量。不同的測試方法會得到不同的測試值。差異往往相當大,相互間無確定的關(guān)系。故在進行巖土工程設計時,不僅要掌握巖土參數(shù)及其概率分布,而且要了解測試的方法及測試條件與工程原型條件之間的差別。 
2.3 注重經(jīng)驗特別是地方經(jīng)驗 
近代土力學與巖石力學的建立,為巖土工程的計算和分析提供了理論基礎(chǔ)。但由于巖土性質(zhì)的復雜多變,以及巖土與結(jié)構(gòu)相互作用的復雜性,不得不作簡化,以致預測和實際之間有時相差甚遠。鑒于巖土工程計算的不完善,工程經(jīng)驗特別是地方經(jīng)驗,在巖土工程設計中應予高度重視。 
3 巖土工程設計時應注意如下幾個方面 
3.1 施工的可操作性和質(zhì)量的可控制性 
優(yōu)秀的設計要有優(yōu)質(zhì)的施工才能成為現(xiàn)實。當有多種工法可選時,應盡量選用施工簡單,便于操作,施工單位熟悉的有經(jīng)驗的工法。設計得過于復雜,會降低施工的可操作性。巖土工程多為隱蔽工程,質(zhì)量的控制和檢驗十分重要。挖孔樁的廣泛應用,原因之一是質(zhì)量易于控制。有的工法雖有明顯的優(yōu)勢,但如質(zhì)量不易控制,也只得放棄。例如粉噴樁曾被一些地方封殺,不許使用,就是在于質(zhì)量不易控制。2002年版的《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》規(guī)定,必須配有計量部門確認的粉體計量裝置及攪拌深度自動記錄儀,就是為了解決粉噴樁質(zhì)量的可控制性問題。 
3.2 技術(shù)方法的適用性和有效性 
方案的適用還是不適用,有效還是無效,是首先應當考慮的。例如,由于軟黏性土的透水性弱,孔隙水壓力難以消散,因此不宜采用強夯法加固,也不宜采用密集的擠土樁。密集擠土樁的擠土效應造成斷樁、歪樁、浮樁的事故屢有發(fā)生。擋土墻背后的填土一般采用無黏性土,不采用黏性土,不僅是黏性土的壓實性不易控制,而且孔隙水容易積聚而增加土水壓力。所謂有效性,是指該方法能達到預期的效果。例如:建造在比較軟弱的地基土上,主樓與裙房連成一體的建筑,很難考慮采用天然地基或淺層地基處理。對變形要求嚴格的深基坑,如采用懸臂樁圍護,可能因變形超限而達不到預期效果。某種方法的有效性如何,顯而易見的可以通過直觀經(jīng)驗判斷,直觀經(jīng)驗難以判斷時,需通過驗算作出結(jié)論。 
3.3 環(huán)境限制和負面影響 
環(huán)境條件是巖土工程設計必須考慮的重要因素。環(huán)境條件越嚴,可選的方案越少。無論何種方案或工法,一般都是有優(yōu)點,有缺點,有其適用的一面,又可能有某些負面影響。例如:城市中不能采用噪音大的錘擊式預制樁和沉管式灌注樁;泥漿污染城市,某些注漿材料污染地下水;有些施工方法影響人體健康;地下開挖和深基坑開挖時,大量抽排地下水,嚴重浪費寶貴的水資源,不符合可持續(xù)發(fā)展原則;降落漏斗使鄰近工程產(chǎn)生附加沉降等等。 
3.4 基本資料的完整性和可靠性 
巖土工程設計應有必備的基礎(chǔ)資料。但實際上,基礎(chǔ)資料不一定每個項目都十分完整和理想,概念設計時應充分予以注意。例如巖溶發(fā)育地區(qū)地基條件十分復雜,除了威脅工程穩(wěn)定的洞隙、土洞、塌陷外,基巖面高低不平,變化無常,雖一柱一孔,也不能完全將基巖面查得清清楚楚。這就要求在此基礎(chǔ)上做的巖土工程設計留出必要的余地,以備施工勘察時根據(jù)具體情況補充必要的處理措施,對方案作必要的局部調(diào)整。 
確定天然地基、復合地基、樁基的承載力是個很復雜的問題,載荷試驗被認為是比較可靠的方法,但并非每個工程都能做到。有些工程仍需要根據(jù)土性和經(jīng)驗進行設計。 
4 巖土工程的動態(tài)設計和應急措施 
由于地質(zhì)條件和巖土參數(shù)不易弄清,巖土工程設計常常不能一步到位,事先的定量計算只是一種估計,只有原型實測才最可靠。因此,需與信息化施工配合,進行動態(tài)設計。這種設計原則已在邊坡設計,地基基礎(chǔ)設計,基坑設計,堤壩設計,地下工程設計中廣泛應用。 
動態(tài)設計的基本方法是:根據(jù)已經(jīng)掌握的數(shù)據(jù)估計算一個預測目標,例如位移(正演)。施工過程中利用現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)反演設計參數(shù),再用反演所得的參數(shù)正演目標,如此反復,一次比一次更趨正確,在這個過程中,還可以通過“施工勘察”核查地質(zhì)條件,調(diào)整設計方案和施工程序,保證工程安全和經(jīng)濟, 并滿足所有預定功能,即包括預定功能要求、安全性和耐久性要求、投資和工期的經(jīng)濟性要求等三個方面。 
參考文獻 
[1] 常士驃.工程地質(zhì)手冊(第四版)[M].中國建筑工業(yè)出版社,2007. 
[2] 陳希哲.土力學地基基礎(chǔ)(第三版)[M].清華大學出版社,2004. 

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