巖土工程評價與設(shè)計方法之一下圖文豐富

巖土工程評價與設(shè)計方法講座第一部分巖土工程評價方法（下）

同濟大學(xué)高大釗

2011年3月五.勘察報告中的巖土工程評價1.地基承載力評價勘察報告提供的地基承載力特征值僅是強度參數(shù)還是同時滿足強度與變形要求的綜合參數(shù)？地基承載力特征值是極限值還是容許值？用公式計算的地基承載力為什么還必須驗算沉降？2.場地的均勻性評價評價場地均勻性的作用是什么？如何認(rèn)識與處理場地土層的不均勻性？場地均勻性的評價方法1.地基承載力評價勘察報告提供的地基承載力特征值僅是強度參數(shù)還是同時滿足強度與變形要求的綜合參數(shù)？用承載力公式確定的地基承載力是否必須驗算沉降？很多勘察單位直接把地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值變?yōu)榈鼗休d力特征值。因89規(guī)范與2002規(guī)范上部結(jié)構(gòu)荷載組合不同，導(dǎo)致計算出的基礎(chǔ)底面積明顯減少，對此很多結(jié)構(gòu)設(shè)計人員提出疑問。《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》計算地基土強度特征值的公式中涉及土的容重項，如果地下水位不同時，地基承載力的計算結(jié)果是不一樣的。但如按靜探結(jié)果、標(biāo)貫試驗或物理性指標(biāo)計算或查表求其承載力時，根本與地下水位無關(guān)。用《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》的極限承載力公式可以提供地基承載力嗎？不知道這能否用于中低層建筑勘察的特征值取值依據(jù)？

用平板載荷試驗得到的承載力，用公式計算的承載力，不管是極限還是允許值，也不管標(biāo)以什么名稱，都是從強度概念得到的承載力，不包含變形的概念。影響建筑物變形的因素非常復(fù)雜，不可能在用載荷試驗確定的承載力和用公式計算得到的承載力時能夠控制建筑物的變形值。建筑物地基基礎(chǔ)的設(shè)計必須滿足強度和變形兩方面的要求，但并不是要求承載力控制必須同時包含變形控制。有的時候，承載力與變形都必須計算，有的時候強度滿足了要求，變形也自然滿足。例如根據(jù)上海的地質(zhì)條件，硬殼層的載荷試驗數(shù)值可能達(dá)到150kPa左右，無論叫比例界限，特征值，臨界荷載，都是從硬殼層的強度得到的承載力，用公式計算時是用了硬殼層的抗剪強度指標(biāo)，載荷試驗試驗反映的也就是2～3m厚的硬殼層的承載力。而建筑物的沉降，主要是由深層的軟土控制的，基礎(chǔ)面積大，應(yīng)力傳得深，受壓縮的土層更厚，這些因素在載荷試驗中能反映嗎？顯然不能；在計算公式中能反映嗎？也是不能的。所以根據(jù)上海的地質(zhì)條件和工程經(jīng)驗，天然地基只能用80～100kPa，即過去的所謂老八噸。這個承載力是綜合考慮了地基的變形，一般情況下計算的沉降是可以滿足要求的，但承載力還是強度問題，只是考慮了深層軟土對沉降的影響，取用值比較小一些而已。同時，這個承載力也不能對變形打包票，在建筑物體型復(fù)雜，層高變化大時，即使用了很低的承載力，建筑物也還是有可能開裂的。在本書1.6節(jié)中詳細(xì)地介紹了一些案例，雖然建筑物的層數(shù)不多，基底壓力也并不高，但由于各種因素的影響，建筑物還是墻面開裂，嚴(yán)重地?fù)p壞了。上海的《地基基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計規(guī)規(guī)范》從1999年版開始始，采用用地基極極限承載載力公式式按基礎(chǔ)礎(chǔ)的尺寸寸和埋置置深度計計算地基基承載力力，這本本規(guī)范在在最近的的修編工工作時。。在上海海地區(qū)，，近年來來對10個場地的的淺層黏黏性土和和粉土層層一共做做了39臺平板載載荷試驗驗，以驗驗證地基基極限承承載力計計算公式式的適用用性。試試驗結(jié)果果表明，，上海地地區(qū)淺層層土的地地基極限限承載力力在200kPa~300kPa之間，粉粉土的承承載力高高于黏性性土，粉粉土的p～s曲線呈漸漸變型，，無明顯顯轉(zhuǎn)折點點；而黏黏性土的的p～s曲線有明明顯的線線性段。。你談到了了89版《建筑地基基基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計規(guī)范范》和2002版《建筑地基基基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計規(guī)范范》的關(guān)系，，但大家家忽略了了還有一一本74版的《工業(yè)與民民用建筑筑地基基基礎(chǔ)設(shè)計計規(guī)范》，而且這這是個源源頭。編編制74版規(guī)范時時，上部部結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計還沒沒有采用用概率極極限狀態(tài)態(tài)設(shè)計方方法，荷荷載采用用的是標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，，地基容容許承載載力用p1/4公式計算算或查地地基承載載力表，，設(shè)計方方法是十十分標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的容許許應(yīng)力法法。但在編制制89版規(guī)范時時，上部部結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計已經(jīng)經(jīng)采用了了概率極極限狀態(tài)態(tài)設(shè)計方方法，因因此地基基設(shè)計的的荷載也也已經(jīng)用用了設(shè)計計值，與與74版規(guī)范相相比大約約提高了了25％左右，，但由于于地基承承載力用用的仍是是容許值值，無法法用分項項系數(shù)加加以調(diào)整整。盡管管當(dāng)時采采取了一一些提高高地基承承載力值值措施，，例如c、的統(tǒng)計修修正系數(shù)數(shù)采用85％的保證證率，深深寬修正正以后承承載力的的增量不不到10％的也乘乘以1.1的系數(shù)等等，但這這本規(guī)范范頒布以以后，總總的反映映是基礎(chǔ)礎(chǔ)的寬度度設(shè)計得得寬了，，即承載載力是用用得低了了些。2002版《建筑地基基基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計規(guī)范范》實際上是是回到了了74版規(guī)范的的設(shè)計水水平，雖雖然在細(xì)細(xì)部上有有些差別別，但在在總體上上是回到到了74規(guī)范，即即荷載小小了，基基礎(chǔ)明顯顯減小了了，這是是回歸到到74規(guī)范的正正常情況況，不需需要害怕怕。2002版規(guī)范與與74版規(guī)范比比較，安安全度是是一致的的；與89規(guī)范比較較，將本本來高了了一點的的安全度度拉了下下來，不不必有疑疑問，很很正常。。用承載力力公式確確定的地地基承載載力為什么必必須驗算算沉降？？《建筑地基基基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計規(guī)范范》考慮彈塑塑性影響響計算的的臨界承承載力，，在一定定程度上上考慮了了變形的的影響，，卻還要要驗算沉沉降。我想問，，按我國國《建筑地基基基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計規(guī)范范》公式計算算的承載載力特征征值還需需要驗算算沉降，，是不是是存在矛矛盾?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)設(shè)計規(guī)范范》的公式來來源于前前蘇聯(lián)規(guī)規(guī)范。前前蘇聯(lián)的的規(guī)范采采用p1/4公式控制制基底壓壓力的目目的是為為了進(jìn)行行沉降計計算，認(rèn)認(rèn)為基底底以下塑塑性區(qū)的的開展深深度沒有有超過1/4的基礎(chǔ)寬寬度，地地基中大大部分區(qū)區(qū)域還處處于彈性性狀態(tài)，，可以用用彈性理理論計算算應(yīng)力，，并用以以計算沉沉降。滿滿足了這這個公式式恰恰是是沉降計計算的前前提，并并不是基基底壓力力小于p1/4公式計算算的結(jié)果果就不需需要進(jìn)行行沉降計計算了。?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)設(shè)計規(guī)范范》GB5007-2002基本上沿沿襲了前前蘇聯(lián)規(guī)規(guī)范的體體系，用用規(guī)范的的地基承承載力公公式計算算的結(jié)果果并不包包含沉降降必然滿滿足要求求的結(jié)論論。恰恰恰相反，，幾個版版本的地地基基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計規(guī)規(guī)范都強強調(diào)按照照地基承承載力公公式計算算結(jié)果確確定的地地基承載載力，必必須驗算算沉降。。你的理解解上存在在一些問問題。問題之一一是混淆淆了強度度與變形形兩個不不同性質(zhì)質(zhì)的問題題的界限限。地基基承載力力與建筑筑物的沉沉降控制制不能加加以等同同，前者者是強度度問題，，與沉降降控制不不存在直直接的因因果關(guān)系系，用強強度指標(biāo)標(biāo)得不到到沉降量量，用壓壓縮模量量也得不不到穩(wěn)定定驗算的的結(jié)果。。問題之二二是不了了解如何何進(jìn)行變變形控制制。變形形控制必必須控制制計算沉沉降滿足足建筑物物的要求求，根據(jù)據(jù)不同類類型的建建筑物，，用不同同性質(zhì)的的變形指指標(biāo)來控控制，而而承載力力驗算只只與基礎(chǔ)礎(chǔ)尺寸及及埋置深深度有關(guān)關(guān)，與建建筑物的的類型沒沒有直接接的關(guān)系系，因此此只驗算算地基承承載力不不能替代代變形控控制。問題之三三是地基基承載力力驗算與與沉降計計算所涉涉及的土土層深度度范圍不不同。對對地基承承載力驗驗算有影影響的主主要是持持力層和和軟弱下下臥層，，層位太太深的土土層對承承載力不不會有什什么影響響。但深深層的土土層對沉沉降量還還是有重重要的影影響，建建筑物的的平面尺尺寸越大大、基礎(chǔ)礎(chǔ)的寬度度越寬，，對沉降降有影響響的深度度范圍就就越深。。國外是否否也是分分層提供供地基承承載力的的？現(xiàn)在的勘勘察報告告是按不不同深度度的土層層分層提提供地基基承載力力，其實實質(zhì)是基基本條件件（小壓壓板，無無埋深或或假定為為標(biāo)準(zhǔn)條條基）下下的地基基承載力力。我的的問題是是①國外外是否也也是這樣樣做；②②一般我我們是把把深層土土假想為為在地面面處提供供地基承承載力，，看了幾幾本土力力學(xué)教材材也只是是講天然然地基淺淺基礎(chǔ)承承載力公公式，多多未講天天然地基基深基礎(chǔ)礎(chǔ)承載力力公式。。在國外的土力學(xué)學(xué)著作中，包括括前蘇聯(lián)，對淺淺基礎(chǔ)和深基礎(chǔ)礎(chǔ)的承載力問題題都是分別討論論的，概念非常常清楚，不可能能用淺基礎(chǔ)的地地基承載力公式式去計算深層土土的地基承載力力問題。在我國的許多著著作或教材中，，對這個問題的的概念也是清楚楚的。錢家歡教教授主編的《土土工原理與計算算》中，第八章章地基承載力，，其中第五節(jié)講講的是“深基礎(chǔ)地基承載載力”，在這節(jié)開頭就就說明了兩者的的區(qū)別：“深基礎(chǔ)與淺基礎(chǔ)礎(chǔ)具有不同的破破壞特征，因而而其承載力的確確定也各有所異異。前面各節(jié)所所介紹的承載力力計算公式均只只適用于淺基礎(chǔ)礎(chǔ)的情況。本節(jié)節(jié)將討論深基礎(chǔ)礎(chǔ)地基的破壞特特征及其承載力力的確定方法。。”鄭大同教授在《《地基極限承載載力的計算》一一書中論述了梅梅耶霍夫?qū)ι罨A(chǔ)地基承載力力的貢獻(xiàn)：“50年代，梅耶耶霍夫進(jìn)一步考考慮了基礎(chǔ)底面面以上，土體發(fā)發(fā)生抗剪強度的的影響，從而提提出了淺基礎(chǔ)和和深基礎(chǔ)的極限限承載力公式。?！薄懊芬舴蚍蛟?951年年曾經(jīng)指出，地地基承載力取決決于地基土的物物理力學(xué)性質(zhì)（（密度、抗剪強強度和變形性質(zhì)質(zhì)），取決于地地基中的原始應(yīng)應(yīng)力和地下水的的情況，取決于于基礎(chǔ)的物理性性質(zhì)（基礎(chǔ)尺寸寸、埋置深度和和基底的粗糙程程度），而且也也取決于建造基基礎(chǔ)的方法?！薄钡诠こ炭辈旃すぷ髦?，不知從從什么時候開始始，要求按不同同深度的土層分分層提供地基承承載力，而且不不管土層的埋藏藏深度如何，都都用淺基礎(chǔ)的地地基承載力公式式計算深層土的的地基承載力。。這種做法對工工程實踐是不合合適的，更為可可怕的是使工程程師們的學(xué)術(shù)思思想都搞糊涂了了，基本概念也也不講了，以己己之昏昏，怎能能使人昭昭，糊糊里糊涂地計算算，糊里糊涂地地應(yīng)用，浪費了了也沒有覺察，，危險了在吃安安全系數(shù)的余量量。分層提供承載力力是一種習(xí)慣做做法，是歷史的的產(chǎn)物，在基礎(chǔ)礎(chǔ)埋深不大的情情況下問題不突突出；如何提供？將深深層的土層假定定在地面，設(shè)定定一個淺基礎(chǔ)的的寬度與埋深，，用規(guī)范的公式式計算，要求設(shè)設(shè)計人員按實際際埋置深度進(jìn)行行修正后使用；；或者將淺層土載載荷試驗得到的的承載力，按相相似的物理指標(biāo)標(biāo)推廣到深層土土中；看四份巖土工程程報告，其中兩兩份是國內(nèi)的，，兩份是由國外外巖土工程師編編寫的，一份在在國外，一份在在國內(nèi)。某沖壓機車間某電廠擴建工程程美國加州的一個個超市國內(nèi)的一個商城城〔實例1.1-1〕軟土地區(qū)某沖壓壓車間壓機基礎(chǔ)礎(chǔ)的巖土工程勘勘察，壓機基礎(chǔ)礎(chǔ)尺寸為24m×86.5m，基底總壓力為為204kPa，采用樁基礎(chǔ)。?？紤]3種不同樁長的方方案，樁的入土土深度分別為45m、60m和65m，樁端持力層分分別為第⑧b、第⑨b、和第⑩層，因此鉆孔深深度91.45m，勘探深度范圍圍內(nèi)揭露了十多多層的土層。對于這樣的一個個項目，已經(jīng)明明確采用長樁基基礎(chǔ)的工程，還還要在勘察報告告中分層地提供供那么多土層的的地基容許承載載力，不知道其其目的究竟是什什么？地基基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計根本不需需要這些土層作作為天然地基的的持力層，也不不需用這些土層層的地基承載力力進(jìn)行設(shè)計。特特別是這些深層層土的地基承載載力，用淺基礎(chǔ)礎(chǔ)地基承載力公公式計算得到的的這些數(shù)據(jù)既沒沒有什么用處，，也沒有什么物物理意義，顯然然是多余的?！矊嵗?.1-2〕國內(nèi)某電廠擴建建工程的巖土工工程勘察報告。。主廠房為框架架和排架結(jié)構(gòu)兩兩種結(jié)構(gòu)型式，，采用天然地基基方案，勘探孔孔深度39m～42m，揭露了9層土層，對各個個主要土層均進(jìn)進(jìn)行了地基承載載力的分析與計計算，地基容許許承載力的綜合合建議值。這份資料的特點點是已經(jīng)明確采采用天然地基上上的淺基礎(chǔ)，設(shè)設(shè)計主廠房的基基礎(chǔ)埋置深度為為6.5m，基底最大壓力力為200kPa。第③1層土層的埋藏深深度正好在6.5m左右，對表1-2中所提供的地基基承載力進(jìn)行深深寬修正以后的的地基承載力也也大于基底最大大壓力，因此采采用③1層作為主車間基基礎(chǔ)的持力層是是可行的?！矊嵗?.1-3〕這是一份美國加加州某超市的巖巖土工程報告。。建設(shè)場地的面面積為74000m2，建筑面積為21500m2，結(jié)構(gòu)為單層排排架。由結(jié)構(gòu)自自重產(chǎn)生的柱荷荷載為：內(nèi)柱385kN，外柱267KN；由活荷載所產(chǎn)產(chǎn)生的柱荷載為為680kN，地坪均布荷載載為7.3kPa，最大集中荷載載為23kN；承重墻荷載為為181.4kN/m~272.1kN/m，非承重墻荷載載為22.3kN/m~90.7kN/m?！矊嵗?.1-3〕這是一份美國加加州某超市的巖巖土工程報告。。建設(shè)場地的面面積為74000m2，建筑面積為21500m2，結(jié)構(gòu)為單層排排架。由結(jié)構(gòu)自自重產(chǎn)生的柱荷荷載為：內(nèi)柱385kN，外柱267KN；由活荷載所產(chǎn)產(chǎn)生的柱荷載為為680kN，地坪均布荷載載為7.3kPa，最大集中荷載載為23kN；承重墻荷載為為181.4kN/m~272.1kN/m，非承重墻荷載載為22.3kN/m~90.7kN/m。[4]該場地典型的土土層柱狀圖見圖圖1-1，基礎(chǔ)設(shè)計所需需的地基容許承承載力數(shù)值見表表1-3。這份報告表明明，巖土工程分分析需要以確切切的上部結(jié)構(gòu)傳傳至基礎(chǔ)的荷載載為依據(jù)，才能能進(jìn)行必要的計計算。對于地基基承載力，對于于采用天然地基基的項目，只需需要分析持力層層的地基承載力力，不需要分層層提供每層土的的地基承載力。。資料也表明，，評價地基承載載力時，如果采采用極限承載力力公式計算，可可以按照不同的的荷載組合，分分別采用不同的的安全系數(shù)?！矊嵗?.1-4〕由國外的巖土工工程師為外商投投資建于國內(nèi)軟軟土地區(qū)的某商商城編寫的巖土土工程報告。該該商城場地面積積18600m2，周邊長度160m×105m。建筑物全景見見圖1-2，由北、東、西西三個塔樓和裙裙房組成，北塔塔樓地上48層，框剪結(jié)構(gòu)，，基礎(chǔ)尺寸55m×43m，基底平均壓力力為350kPa；東、西塔樓均均為地上32層，框剪結(jié)構(gòu)，，東塔樓基礎(chǔ)面面積32m×72m，基底平均壓力為為265kPa，西塔樓基礎(chǔ)面面積32m×55m，基底平均壓力力為265kPa；裙房為地上8層，框架結(jié)構(gòu)，，基底平均壓力力為150kPa。全部采用筏板板下的樁基礎(chǔ)，，滿堂布樁，樁樁徑500mm、壁厚厚9mm的鋼管管樁，，樁長長35m，單樁樁承載載力1330kN。北塔塔樓的的基坑坑開挖挖深度度為7.5m，東、、西塔塔樓為為6.5m，裙房房為4.5m。提供分分層承承載力力的主主要問問題1.將將勘察察報告告的結(jié)結(jié)論建建立在在缺乏乏物理理概念念的基基礎(chǔ)之之上；；2.在在工程程中采采用這這種方方法確確定地地基承承載力力，存存在許許多無無法估估計的的不確確定性性，可可能是是安全全隱患患，也也可能能會造造成資資源浪浪費；；3.將將在基基礎(chǔ)埋埋置深深度不不深的的歷史史條件件下得得到的的深寬寬修正正的經(jīng)經(jīng)驗方方法，，推廣廣到10余余米以以致20多多米的的深度度，對對所引引起的的可能能問題題沒有有充分分地估估計；；4.由由于高高層建建筑的的大量量采用用，基基礎(chǔ)埋埋置深深度的的急劇劇增大大，由由于確確定地地基承承載力力方法法的不不科學(xué)學(xué)性帶帶來的的問題題日益益嚴(yán)重重；現(xiàn)在應(yīng)應(yīng)該冷冷靜地地分析析和考考慮如如何解解決這這個問問題。。2.場地的的均勻勻性評評價場地的的均勻勻性評評價是是巖土土工程程勘察察的重重要內(nèi)內(nèi)容，，但對對怎樣樣認(rèn)識識均勻勻性與與均勻勻性評評價的的作用用存在在不同同的理理解，，因而而做法法與結(jié)結(jié)果也也就不不同。。重點討討論這這三個個問題題：評價場場地均均勻性性的作作用是是什么么？如何認(rèn)認(rèn)識與與處理理場地地土層層的不不均勻勻性？？場地均均勻性性的評評價方方法場地均均勻性性評價價的作作用是是什么么？場地均均勻性性評價價是手手段而而不是是目的的；為基礎(chǔ)礎(chǔ)方案案選擇擇和采采取工工程措措施提提供依依據(jù)；；為方案案或設(shè)設(shè)計成成果的的比較較提供供建筑筑物性性狀的的定量量或半半定量量的計計算結(jié)結(jié)果；；勘察階階段的的均勻勻性評評價不不是最最終結(jié)結(jié)果。。場地均均勻性性評價價是手手段而而不不是目目的場地均均勻性性評價價不是是簡單單地說說明自自然界界，而而是為為了工工程建建設(shè)（（設(shè)計計與施施工））的需需要，，分析析與說說明地地基巖巖土層層力學(xué)學(xué)性狀狀的均均勻性性。因此，，均勻勻性評評價的的前提提是工工程建建設(shè)的的要求求，均均勻性性評價價的內(nèi)內(nèi)容是是分析析地基基的均均勻性性對建建筑物物的影影響，，均勻勻性評評價的的結(jié)果果為工工程設(shè)設(shè)計與與施工工方案案提供供依據(jù)據(jù)。為基礎(chǔ)礎(chǔ)方案案選擇擇和采采取取工程程措施施提供供依據(jù)據(jù)勘察報報告中中均勻勻性評評價的的結(jié)果果不是是“均均勻還還是不不均勻勻”，，也不不是簡簡單的的“是是否適適宜于于建設(shè)設(shè)”之之類的的結(jié)論論，更更無法法得出出建筑筑物的的不均均勻沉沉降是是多少少，是是否滿滿足規(guī)規(guī)范要要求等等等的的結(jié)論論，而而是提提出設(shè)設(shè)計時時應(yīng)注注意什什么問問題，，對基基礎(chǔ)選選型有有什么么要求求，可可能采采取什什么工工程措措施等等的建建議。?？辈祀A階段的的均勻勻性評評價主主要著著眼于于地質(zhì)質(zhì)條件件，說說明地地質(zhì)條條件對對建筑筑物會會產(chǎn)生生什么么樣的的影響響，設(shè)設(shè)計施施工時時應(yīng)采采取什什么對對策。。例如，，對山山區(qū)土土巖組組合地地基，，跨在在兩種種不同同地質(zhì)質(zhì)單元元上的的建筑筑物地地基，，硬層層或軟軟弱層層的厚厚度變變化比比較大大的地地基等等，這這種地地質(zhì)條條件的的不均均勻性性會對對建筑筑物帶帶來不不利的的影響響，在在基礎(chǔ)礎(chǔ)選型型、甚甚至上上部結(jié)結(jié)構(gòu)選選型時時應(yīng)該該選擇擇適應(yīng)應(yīng)性比比較強強的結(jié)結(jié)構(gòu)體體系或或基礎(chǔ)礎(chǔ)的類類型。?；蛟诘氐鼗A(chǔ)設(shè)設(shè)計時時，采采取一一些特特殊的的工程程措施施，例例如設(shè)設(shè)置褥褥墊層層以調(diào)調(diào)節(jié)不不均勻勻沉降降，又又如在在建筑筑物適適當(dāng)部部位設(shè)設(shè)置沉沉降縫縫以適適應(yīng)地地基的的不均均勻沉沉降。。至于，，由于于地基基的不不均勻勻性所所產(chǎn)生生的不不均勻勻沉降降是多多少，，有些些同行行希望望在勘勘察階階段進(jìn)進(jìn)行計計算，，或者者審圖圖要求求計算算的事事。我我告訴訴大家家，在在勘察察階段段是計計算不不出來來的，，即使使在設(shè)設(shè)計階階段，，也不不是所所有的的情況況都能能計算算的。。如何認(rèn)認(rèn)識與與處理理場地地土層層的不不均均勻性性？天然土土層是是均勻勻的還還是不不均勻勻的？？從地質(zhì)質(zhì)學(xué)的的觀點點來看看，總總是不不均勻勻的，，但從從工程程學(xué)的的觀點點來看看，在在工程程影響響的范范圍內(nèi)內(nèi)，需需要進(jìn)進(jìn)行局局部化化處理理，將將這個個局部部作為為均質(zhì)質(zhì)體處處理，，例如如相同同的成成因類類型，，同一一個地地質(zhì)單單元，，同一一個土土層，，將其其作為為一個個力學(xué)學(xué)層。。這樣局局部化化處理理以后后，對對于局局部化化處理理以后后的地地質(zhì)體體，就就可以以抽樣樣試驗驗，可可以統(tǒng)統(tǒng)計分分析，，可以以引用用均質(zhì)質(zhì)體的的理論論進(jìn)行行力學(xué)學(xué)的分分析計計算。。一切巖巖土工工程的的勘探探、取取樣試試驗、、資料料的統(tǒng)統(tǒng)計分分析、、代表表性指指標(biāo)的的取值值、代代人解解析解解公式式的計計算、、進(jìn)入入數(shù)值值分析析程序序進(jìn)行行數(shù)學(xué)學(xué)模擬擬都是是建立立在均均質(zhì)體體假定定的基基礎(chǔ)上上進(jìn)行行的，，如果果不承承認(rèn)這這個假假定，，那現(xiàn)現(xiàn)行的的設(shè)計計計算算就什什么都都不能能做了了。但是，，在巖巖土工工程界界，有有的同同行并并不認(rèn)認(rèn)同這這個觀觀點。。作為學(xué)學(xué)術(shù)研研究，，當(dāng)然然是可可以的的。但作為巖土工程師師處理實際工程問問題的基本觀點，，卻使我深深地?fù)?dān)擔(dān)憂，在年輕一代代的巖土工程師中中，確實存在著缺缺乏工程實踐的基基本訓(xùn)練，缺乏正正確的統(tǒng)計概念和和力學(xué)概念這種狀狀況，對于工程師師的成長，對于正正確的工程判斷和和處理工程問題是是非常不利的。A高教授能能參與我我們的討討論，我我感到很很榮幸也也很惶恐恐，我斗斗膽想繼繼續(xù)發(fā)表表一些與與高教授授不同的的觀點，，希望提提前得到到高老的的原諒，，在此先先謝謝高高老。我感到我我們的討討論已經(jīng)經(jīng)上升到到了認(rèn)識識論與方方法論的的高度了了：1、高老認(rèn)認(rèn)為地質(zhì)質(zhì)體是均均質(zhì)的，，數(shù)據(jù)的的離散性性主要來來源于取取樣、試試驗等具具體環(huán)節(jié)節(jié)，因此此用數(shù)理理統(tǒng)計的的方法來來消除抽抽樣試驗驗方面的的誤差，，進(jìn)而導(dǎo)導(dǎo)出了關(guān)關(guān)于場地地的認(rèn)識識、土樣樣數(shù)量問問題和均均勻性評評價等等等問題的的認(rèn)識，，認(rèn)為公公式中常常用到經(jīng)經(jīng)驗系數(shù)數(shù)和修正正系數(shù)主主要是修修正此類類不確定定因素帶帶來的誤誤差；2、另一種種觀點認(rèn)認(rèn)為地質(zhì)質(zhì)體是非非均質(zhì)的的，要研研究其性性質(zhì)必須須要有足足夠的數(shù)數(shù)量的試試驗，要要在建筑筑物的不不同位置置布置勘勘探點，，研究其其不均勻勻性，至至于數(shù)據(jù)據(jù)離散性性問題主主要強調(diào)調(diào)用統(tǒng)一一的方法法、設(shè)備備和標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)來規(guī)范范其操作作行為，，因此而而帶來的的誤差是是統(tǒng)一的的，個別別樣品的的差距主主要表現(xiàn)現(xiàn)了抽樣樣母體的的差別，，因此要要用建筑筑物不同同位置上上的數(shù)據(jù)據(jù)來評價價其均勻勻性和傾傾斜等問問題。另一位網(wǎng)網(wǎng)友發(fā)表表了不完完全相同同的觀點點：我認(rèn)為在在宇宙中中沒有絕絕對的均均質(zhì)物體體，巖土土體也一一樣，如如果不按按均質(zhì)體體研究，，你有辦辦法反映映巖土的的量化數(shù)數(shù)據(jù)么？？你提出出了地層層的物理理力學(xué)數(shù)數(shù)據(jù)，就就與你的的前提矛矛盾了，，你無法法勘察，，無法提提供勘察察報告。。從地質(zhì)勘勘察的角角度來看看，其研研究對象象主要是是地質(zhì)體體，估計計沒有人人能否認(rèn)認(rèn)地質(zhì)體體是非均均質(zhì)、各各向異性性的，反反過來說說就是沒沒有人能能證明地地質(zhì)體是是均質(zhì)的的；但勘勘察成果果是為工工程設(shè)計計服務(wù)的的，從設(shè)設(shè)計角度度來看，，所有的的計算模模型或理理論均假假設(shè)地質(zhì)質(zhì)體是均均質(zhì)，都都要按均均質(zhì)的理理論來進(jìn)進(jìn)行設(shè)計計和計算算，所以以勘察報報告中提提供的承承載力也也好、其其它任何何指標(biāo)也也好都是是把地質(zhì)質(zhì)體的性性質(zhì)做了了均質(zhì)化化處理，，所用的的方法就就是數(shù)理理統(tǒng)計的的方法即即抽樣調(diào)調(diào)查的法法則，這這個過程程也就是是巖土工工程勘察察工作。。總而言之之就是勘勘察人認(rèn)認(rèn)為地質(zhì)質(zhì)體是非非均質(zhì)的的，通過過勘察過過程將一一定范圍圍內(nèi)的地地質(zhì)體的的性質(zhì)做做均質(zhì)化化處理，，將結(jié)果果提供設(shè)設(shè)計人員員使用，，一個好好的勘察察人員必必須要明明白你所所做的均均質(zhì)化處處理是否否準(zhǔn)確可可靠、其其風(fēng)險概概率有多多大等問問題；工工程設(shè)計計人員要要求將地地質(zhì)體看看做地均均質(zhì)的，，但一個個好的設(shè)設(shè)計師必必須要了了解地質(zhì)質(zhì)體的非非均質(zhì)性性所帶來來的后果果，并妥妥善處理理好它們們的關(guān)系系。我想想這也正正是巖土土工程師師所必須須具備的的最基本本的概念念和素質(zhì)質(zhì)要求。。自然地質(zhì)質(zhì)條件是是復(fù)雜的的，巖土土體是不不均勻的的，這是是大家公公認(rèn)的事事實，但但作為工工程研究究的對象象，需要要認(rèn)識它它，研究究它和處處理它，，又不得得不把它它局部化化和簡單單化，忽忽略次要要的，解解決主要要的矛盾盾，這可可能是自自然科學(xué)學(xué)研究和和工程技技術(shù)研究究的不同同之處。。對于不同同類型的的均勻性性問題用用

不同同方法來來處理。。作為巖土土工程師師，對于于你勘察察的場地地，首先先要做地地質(zhì)工作作，從地地質(zhì)成因因和地層層年代上上要區(qū)分分清楚，，是洪沖沖積的還還是殘坡坡積的，，是河漫漫灘還是是階地，，是第四四紀(jì)地層層還是老老地層，，這就是是所謂的的把地質(zhì)質(zhì)單元劃劃分正確確，這是是進(jìn)一步步考慮布布置勘察察試驗工工作的基基礎(chǔ)。對于同一個個地質(zhì)單元元是否就是是均勻的呢呢？不一定定，例如土土層厚度很很可能是不不均勻的，，即使在平平原地區(qū)，，土層厚度度也常常有有較大的變變化，因此此需要用勘勘探點的間間距來控制制其厚度變變化，不同同的基礎(chǔ)類類型對土層層厚度的敏敏感性不同同，因而布布孔間距的的要求是不不同的。從土的性質(zhì)質(zhì)來研究土土層均勻性性，一般認(rèn)認(rèn)為同一地地質(zhì)單元可可以作為均均質(zhì)體來處處理，可以以采用統(tǒng)計計的方法來來處理試驗驗指標(biāo)。如如果不承認(rèn)認(rèn)這一點，，即使是最最簡單的計計算平均值值的方法也也就失去了了理論的前前提，就不不能用平均均值來處理理試驗結(jié)果果。也失去去了鉆孔抽抽樣取土試試驗的理論論依據(jù)，那那麻煩就大大了。將試驗指標(biāo)標(biāo)用于工程程計算時，，計算公式式的推導(dǎo)都都有均質(zhì)土土的假定，，計算基礎(chǔ)礎(chǔ)中點沉降降時，你必必須承認(rèn)土土層是均勻勻的，包括括深度方向向和水平方方向都是均均勻的，如如果不承認(rèn)認(rèn)這一點，，這個計算算土中應(yīng)力力的公式就就不成立，，還計算什什么？如果認(rèn)為同同一個地質(zhì)質(zhì)單元也存存在不均勻勻性，而又又希望把這這種不均勻勻性探明顯顯示出來。。如果采取取在建筑物物四個角點點分別取土土試驗的方方法，但在在水平方向向上怎么把把握兩個鉆鉆孔之間的的變化呢？？認(rèn)為一個個孔的數(shù)據(jù)據(jù)能代表多多大的范圍圍，1m？2m？還是多少少？就沒有有底了。如如果認(rèn)為在在深度方向向上同一個個土層也存存在不均勻勻性，那在在兩個取土土點之間的的不均勻性性又如何把把它探明？？因此在對對同一地質(zhì)質(zhì)單元的不不均勻性假假定的基礎(chǔ)礎(chǔ)上的勘察察工作，連連取土點的的確定都會會有很大的的爭議，事事情就做不不下去了。。在均質(zhì)土假假定的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，把各各個勘探點點、各個取取樣點的數(shù)數(shù)據(jù)的差異異看成是隨隨機因素造造成而不是是系統(tǒng)因素素造成的，，這些隨機機因素包括括當(dāng)年沉積積時物質(zhì)的的差異、年年代的差異異、沉積條條件的差異異、取土擾擾動程度的的差異、試試驗條件的的差異等等等。在這樣樣假定的基基礎(chǔ)上，就就可以用統(tǒng)統(tǒng)計的方法法來處理這這些數(shù)據(jù)的的隨機誤差差了，數(shù)據(jù)據(jù)的離散性性或變異性性是反映這這種隨機因因素影響的的定量指標(biāo)標(biāo)，通過計計算，可以以估計這些些隨機誤差差對計算結(jié)結(jié)果所造成成的影響有有多大，這這就是誤差差估計和可可靠度分析析。因此在計算算一幢建筑筑物的沉降降時，一般般都分層采采用各層土土的綜合壓壓縮曲線去去確定其相相應(yīng)壓力段段的壓縮模模量，而且且對于一個個場地，如如果是同一一個地質(zhì)單單元，也只只分層地給給出了每層層土的綜合合壓縮曲線線。如果發(fā)現(xiàn)某某一個范圍圍存在明顯顯的指標(biāo)差差異，那很很可能是在在地質(zhì)單元元的劃分上上出了問題題。防止不均勻勻性對建筑筑物的危害害地基不均勻勻性對建筑筑物的危害害主要使建建筑物傾斜斜與開裂。。事先防范事事故的發(fā)生生無疑是十十分重要的的，在地基基基礎(chǔ)設(shè)計計時，對于于那種十分分明顯的不不均勻地基基，例如軟軟硬不均的的地基，部部分基巖出出露的地基基，半填半半挖的地基基，存在暗暗浜的地基基等等，首首先需要加加以界定，，劃分其界界限，分別別研究其壓壓縮性，而而是否會產(chǎn)產(chǎn)生有害的的不均勻沉沉降，不均勻性一一般不是靠靠計算出來來的，而是是根據(jù)工程程的判斷，，解決的方方法是采取取工程措施施，使其均均勻化，一一般也不是是靠計算結(jié)結(jié)果來保證證工程安全全的。產(chǎn)生生不均勻沉沉降的因素素很多，地地基壓縮性性的不均勻勻性僅是一一個方面，，而土層的的厚度變化化，荷載的的差異、荷荷載的偏心心、施工時時的擾動等等可能是更更重要的因因素，它們們所產(chǎn)生的的不均勻沉沉降的數(shù)量量級往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于壓縮縮性的不均均勻。人們在事先先精確控制制建筑物傾傾斜和開裂裂的本領(lǐng)還還不大，特特別依靠沉沉降計算的的結(jié)果來控控制不均勻勻沉降更是是不太現(xiàn)實實。為了保保證工程的的安全一般般從兩個方方面控制，，一是采取取工程措施施來控制上上述產(chǎn)生不不均勻沉降降的諸多因因素，不使使其發(fā)生，，或降低其其危害；二二是控制計計算平均沉沉降量的數(shù)數(shù)量級，即即控制基礎(chǔ)礎(chǔ)底面的壓壓力值，這這就是變形形控制設(shè)計計的方法。。地基均勻性性如何評價價？地基均勻性性評價是否否可理解為為對持力層層和下臥層層的均勻性性評價，對對土層的評評價結(jié)論是是否說土層層為均勻或或不均勻地地基土，還還是地基為為均勻或不不均勻地基基？而且對對場地土層層是否應(yīng)該該全部進(jìn)行行評價？我我曾經(jīng)見過過一份報告告上對本應(yīng)應(yīng)該在基礎(chǔ)礎(chǔ)開挖將被被挖除的填填土層評價價其均勻性性，本人認(rèn)認(rèn)為不合理理，是否正正確？這是不均勻勻地基嗎？？根據(jù)你所列列舉的這個個地質(zhì)剖面面，從土層層的厚度分分布，我實實在看不出出地基的均均勻性存在在什么問題題。從現(xiàn)象象上看，填填土層的底底面坡度比比較大，似似乎應(yīng)該判判為不均勻勻地基，但但建筑物的的基礎(chǔ)落在在第②層粉粉質(zhì)黏土層層上，將填填土挖去了了還有什么么均勻性的的問題呢？？對于《高層建筑巖巖土工程勘勘察規(guī)程》JGJ72-2004關(guān)于地基均均勻性評價價的有關(guān)規(guī)規(guī)定，可能能存在不同同的理解，，也需要進(jìn)進(jìn)行必要的的討論：1)均勻性判斷斷要求進(jìn)行行的，是“沉降、差異異沉降、傾傾斜等特征征分析評價價”，并不是要要求進(jìn)行精精確的定量量計算。2)均勻性判斷斷的目的是是為了重視視地貌、工工程地質(zhì)單單元和地基基巖土層結(jié)結(jié)構(gòu)等條件件對建筑物物具有重要要的控制性性影響。3)其實模量當(dāng)當(dāng)量值之比比就等于虛虛擬變形之之比，比較較相同基底底應(yīng)力條件件下的模量量當(dāng)量值之之比，可以以把基底應(yīng)應(yīng)力約去，，應(yīng)力面積積化為單位位應(yīng)力面積積，再將分分子分母中中的單位應(yīng)應(yīng)力面積約約去，最后后只剩下虛虛擬變形的的比值。由于對規(guī)范范的理解有有偏差，引引出一些比比較重要的的觀念差別別：均勻性評價價與沉降計計算的關(guān)系系均勻性評價價并不等同同計算沉降降均勻性評價價與沉降計計算的內(nèi)容容不同均勻性評價價與沉降計計算的條件件不同均勻性評價價與沉降計計算的結(jié)果果不同《高層建筑巖巖土工程勘勘察規(guī)程》8.2.4條給出了不不均勻地基基的判定標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，符合合其中一條條就是不均均勻地基了了。那么是不是是要判斷為為均勻地基基的時候必必須同時滿滿足以下條條件呢？（1）地基持力力層位于相相同地貌單單元或工程程地質(zhì)單元元，工程特特性差異不不大；（2）地基持力力層位于相相同地貌單單元或工程程地質(zhì)單元元，且滿足足下列條件件：①中—高壓縮性地地基，持力力層底面或或相鄰基底底標(biāo)高的坡坡度小于10%；②中—高壓縮性地地基，持力力層及其下下臥層在基基礎(chǔ)寬度方方向上的厚厚度差值小小于0.05b（b為基礎(chǔ)寬度度）（3）處于同一一地貌單元元，且Esmax/Esmin小于地基不不均勻性系系數(shù)界限值值K。在8.2.1條第2款“地基均均勻性”評評價是強制制性條文，，說明在勘勘察報告中中必須評價價地基的均均勻性。但8.2.4條并不是強強制性條文文，這條是是如何評價價均勻性的的方法，規(guī)規(guī)范做了概概括，但并并不是非用用這些方法法不可，用用其他方法法是不是就就不行了呢呢？不是的的，在這本本規(guī)范之前前，巖土工工程師早就就會評價地地基均勻性性了，而且且各個地方方也有不同同的經(jīng)驗，，是否可以以呢？當(dāng)然然是可以的的。條文說：““對判定為為不均勻的的地基，應(yīng)應(yīng)進(jìn)行沉降降、差異沉沉降、傾斜斜等特征的的分析評價價，并提出出相應(yīng)建議議?！痹鯓訕永斫膺@一一條？有人人說，根據(jù)據(jù)這一條就就應(yīng)該在勘勘察報告中中計算差異異沉降。但但我實在看看不出來，，規(guī)范是講講分析評價價，例如是是巖土組合合地基，那那即使是體體形非常簡簡單的建筑筑物，荷載載非常均勻勻的建筑物物，還是會會有不均勻勻沉降，而而且肯定土土基方向沉沉降大，那那么采取什什么措施呢呢？在巖基段采采用褥墊是是一種可以以建議的工工程措施。。如果要你你把差異沉沉降給計算算出來，那那可沒有辦辦法計算。。從上面這條條規(guī)定不能能得到相反反的結(jié)論，，說如果評評價為均勻勻地基，就就不需要建建議設(shè)計驗驗算沉降了了。因為引引起建筑物物不均勻沉沉降的原因因很多，除除了不均勻勻地基的因因素之外，，還有其他他很多的因因素，例如如，建筑物物的層數(shù)或或高度有比比較大的差差異，荷載載的分布不不均勻，荷荷載的重心心與基礎(chǔ)形形心不重合合等結(jié)構(gòu)的的因素都會會產(chǎn)生不均均勻沉降。。因此，勘察察報告的重重點是要從從地基角度度發(fā)現(xiàn)不均均勻性，建建議設(shè)計采采取工程措措施，而不不在于強調(diào)調(diào)地基的均均勻性，最最多是說從從地基角度度來看，沒沒有發(fā)現(xiàn)對對建筑物變變形產(chǎn)生不不利影響的的不均勻性性。這一條的第第一款，是是從地貌和和地質(zhì)單元元的角度分分析是否是是不均勻地地基，這主主要根據(jù)工工程師的知知識和經(jīng)驗驗來判斷。。第二款是從從土層的厚厚度是否變變化過大來來判斷，其其中，第1點，持力層層底面標(biāo)高高的坡度比比較明確，，但相鄰基基礎(chǔ)底面標(biāo)標(biāo)高之說在在勘察階段段一般都是是沒有最后后確定的，，實在難以以判斷的。。但第2點是用基礎(chǔ)寬度度表示，以0.05b為限制，實際上上就是厚度的變變化不大于5％，這里并不需需要和基礎(chǔ)寬度度聯(lián)系起來，勘勘察階段一般寬寬度也沒有最后后確定，同時這這個規(guī)定與第1點的10％也是有些矛盾盾的，兩種計算算結(jié)果可能會不不一致的。第三款就比較玄玄乎了，規(guī)范在在條文說明中也也認(rèn)為是“定性性評價地基不均均勻性的定量方方法”。首先，，均勻性評價是是定性的，為什什么是定性的呢呢？因為無法準(zhǔn)準(zhǔn)確定量，如果果能定量那何必必稱為定性呢？？既然如此，那那么這種定量計計算的結(jié)果究竟竟有多少的把握握呢？因為這里里涉及許多不定定的因素，例如計算模量當(dāng)當(dāng)量值時，應(yīng)力力面積A如何計算，從沉沉降計算公式可可以知道，應(yīng)力力面積與基底附附近應(yīng)力的大小小有關(guān)，應(yīng)力的的擴散和基礎(chǔ)寬寬度有關(guān)，現(xiàn)在在基底壓力、基基礎(chǔ)寬度、埋置置深度都不能確確定，怎么計算算應(yīng)力面積呢？？再說變形計算算深度范圍也不不能確定，即使使用最簡單的經(jīng)經(jīng)驗公式，也需需要基礎(chǔ)的寬度度多大。當(dāng)然，，對于與結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計關(guān)系密切的的勘察單位，可可以得到比較確確切的數(shù)據(jù)，但但不是都能得到到的，如果沒有有數(shù)據(jù)而胡亂計計算，判斷錯了了，那不耽誤事事情嗎？因此如果巖土工工程師發(fā)現(xiàn)土層層的模量變化比比較大，那就提提醒設(shè)計注意計計算差異沉降不不就得了。均勻性評價實際際是一個定性的的經(jīng)驗判斷，主主要依靠工程師師的經(jīng)驗，特別別是地方經(jīng)驗。。離開了具體地地質(zhì)條件的特點點，希望用一種種計算的方法來來規(guī)范化，主觀觀愿望是好的，，但地質(zhì)條件千千變?nèi)f化，無法法抽象到完全理理性的程度。把把某些地方的經(jīng)經(jīng)驗推廣到全國國，應(yīng)該慎之又又慎，何況現(xiàn)在在動不動就要強強制執(zhí)行的情況況下，更應(yīng)該慎慎重。某高層樓18層，埋深6.5m，地下兩層，持持力層主要坐落落在中砂層上，，其中東南角為為細(xì)砂層，根據(jù)據(jù)《高層建筑巖土工工程勘察規(guī)程》JGJ72-2004第8.2.4-1條的方法判為非非均勻地基。報報告中給出的原原因是地基持力力層跨越了兩個個地質(zhì)單元（中中砂、細(xì)砂）。。我想請教的是是在這個樓的一一小角有這么點點細(xì)砂就導(dǎo)致成成不均勻地基，，這個是不是有有點嚴(yán)重了？中砂和細(xì)砂是否否就是兩個不同同的地質(zhì)單元？？是否就構(gòu)成了了不均勻地基？？中砂和細(xì)砂是砂砂土的兩個亞層層，如果用其他他的土分類體系系，就不可能劃劃分為兩個土層層。如果有力學(xué)指標(biāo)標(biāo)，就可以從力力學(xué)性質(zhì)來討論論是否需要劃分分兩個力學(xué)層，，沒有力學(xué)指標(biāo)標(biāo)僅根據(jù)粒度成成分的這些差別別，劃分不均勻勻地基的依據(jù)就就非常不充分。。只知道基底平均均壓力，上部荷荷載怎樣分布，，如何偏心一概概不知道，根據(jù)據(jù)樓四個角點的的鉆孔柱狀圖資資料的沉降來計計算每個孔位的的沉降量，寬度度方向兩個鉆孔孔的沉降量相減減再除以鉆孔間間距就是傾斜，，其傾斜值非常常非常之小，都都小于0.000001，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)范范要求。這樣的的沉降計算具有有什么工程意義義？我們需要不需要要這樣的沉降計計算？回答應(yīng)該該是不需要！為為什么？1.勘察階段不具備備計算不均勻沉沉降的條件；2.這種計算結(jié)果并并不是建筑物的的不均勻沉降；；3.這百萬分之一的的“傾斜”說明明了什么？從工工程角度來看，，根本就沒有傾傾斜，如果沒有有這種判斷能力力怎么當(dāng)工程師師？4.我們的計算和測測量有這樣的精精度嗎？5.這樣的計算并不不能提高巖土工工程勘察的地位位，可能適得其其反。地基土的均勻性性與不均勻性應(yīng)應(yīng)當(dāng)是一個定性性的問題。在《高層建筑巖土工工程勘察規(guī)程》JGJ72-2004中人為地給出了了定量的分析標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，并且規(guī)定定了判定為不均均勻的地基應(yīng)進(jìn)進(jìn)行變形計算分分析，而沒有規(guī)規(guī)定判定為不均均勻地基的建筑筑物可以不進(jìn)行行變形計算。這這樣對不對？是否需要計算沉沉降不應(yīng)該單純純由地基是否均均勻來確定；不均勻的地基固固然需要計算沉沉降，但均勻的的地基并不是就就不需要計算沉沉降；認(rèn)為均勻地基可可以不計算沉降降的說法是錯誤誤的；因為地基的均勻勻性并不是確定定是否需要計算算沉降的充分條條件。六.巖土工程設(shè)計荷荷載取值與安安全度控制方法法1.什么是極限狀態(tài)態(tài)?2.到底有幾種設(shè)計計方法？3.如何處理巖土工工程與上部結(jié)構(gòu)構(gòu)不同設(shè)計方法法所帶來的問題題?4.如何控制巖土工工程的安全度？？5.怎樣計算荷載？？1.什么是極限狀態(tài)態(tài)?從設(shè)計方法的發(fā)發(fā)展歷史來看，，從工作狀態(tài)設(shè)設(shè)計逐步演變?yōu)闉闃O限狀態(tài)設(shè)計計。極限狀態(tài)設(shè)計是將建筑物的工工作狀態(tài)與極限限狀態(tài)之間保持持一個足夠充分分的安全儲備，，以保證建筑物物的承載力或正正常使用的要求求都得到滿足。。承載力極限狀態(tài)態(tài)與正常使用極極限狀態(tài)是兩種種不同性質(zhì)的極極限狀態(tài)控制方方法。對應(yīng)于結(jié)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件件達(dá)到最大承載載力或不適于繼繼續(xù)承載的變形形的狀態(tài)稱為承承載能力極限狀狀態(tài)。對應(yīng)于結(jié)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件件達(dá)到正常使用用或耐久性能的的某項規(guī)定限值值的狀態(tài)稱為正正常使用極限狀狀態(tài)。承載能力極限狀狀態(tài)可理解為結(jié)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件件發(fā)揮允許的最最大承載能力的的狀態(tài)。結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件由于塑性變變形而使其幾何何形狀發(fā)生顯著著改變，雖未達(dá)達(dá)到最大承載能能力，但已徹底底不能使用，也也屬于達(dá)到這種種極限狀態(tài)。疲疲勞破壞是在使使用中由于荷載載多次重復(fù)作用用而達(dá)到的承載載能力極限狀態(tài)態(tài)。按照我國統(tǒng)一標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，當(dāng)當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀狀態(tài)之一時，應(yīng)應(yīng)認(rèn)為超過了承承載能力極限狀狀態(tài)：1）整個結(jié)構(gòu)或其一一部分作為剛體體失去平衡；2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接接因超過材料強強度而破壞，或或因過度變形而而不適于繼續(xù)承承載；3）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動動體系；4）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件件喪失穩(wěn)定；5）結(jié)構(gòu)因局部破壞壞而發(fā)生連續(xù)倒倒塌；6）地基喪失承載力力而破壞；7）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件件的疲勞破壞。。正常使用極限狀狀態(tài)可理解為結(jié)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件件達(dá)到使用功能能上允許的某個個限值的狀態(tài)。。例如，某些構(gòu)構(gòu)件必須控制變變形、裂縫才能能滿足使用要求求。因過大的變變形會造成如房房屋內(nèi)粉刷層剝剝落、填充墻和和隔斷墻開裂及及屋面積水等后后果；過大的裂裂縫會影響結(jié)構(gòu)構(gòu)的耐久性；過過大的變形、裂裂縫也會造成用用戶心理上的不不安全感。按我國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的規(guī)定，當(dāng)結(jié)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件件出現(xiàn)下列狀態(tài)態(tài)之一時，應(yīng)認(rèn)認(rèn)為超過了正常常使用極限狀態(tài)態(tài)：1）影響正常使用或或外觀的變形；；2）影響正常使用或或耐久性能的局局部損壞；3）影響正常使用的的振動；4）影響正常使用的的其他特定狀態(tài)態(tài)。根據(jù)歐洲規(guī)范的的規(guī)定，巖土工工程的承載力極極限狀態(tài)可以具具體區(qū)分為下面面5種承載力極限狀狀態(tài)設(shè)計。1）結(jié)構(gòu)物或巖巖土體作為剛體體失去平衡，在在這種極限狀態(tài)態(tài)驗算時，結(jié)構(gòu)構(gòu)材料和巖土的的強度對抗力是是不重要的，這這種極限狀態(tài)簡簡稱為EQU。2）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件件的內(nèi)部破壞壞或過大變形形，包括基礎(chǔ)礎(chǔ)、樁和地下下室側(cè)墻等，，在這種極限限狀態(tài)驗算時時，結(jié)構(gòu)材料料強度對抗力力是至關(guān)重要要的，這種極極限狀態(tài)簡稱稱為STR。3）巖土體的破破壞或過大的的變形，在這這種極限狀態(tài)態(tài)驗算時，巖巖土的強度對對抗力是至關(guān)關(guān)重要的，這這種極限狀態(tài)態(tài)簡稱為GEO。4）由于水的浮浮力或其他豎豎向力引起結(jié)結(jié)構(gòu)物或巖土土體平衡的喪喪失，這種極極限狀態(tài)簡稱稱為UPL。5）由于水力力梯度所引起起的巖土體隆隆起、沖刷或或管涌，這種種極限狀態(tài)簡簡稱為HYD。根據(jù)我國統(tǒng)一一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定定和歐洲規(guī)范范的條文，“地基喪失承載載力而破壞”或“巖土體的破壞壞或過大的變變形”都是承載力極極限狀態(tài)的一一種。因此，，地基承載力力計算，按其其性質(zhì)來說，，應(yīng)該取用承承載力極限狀狀態(tài)的基本組組合。但由于于《建筑地基基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》所提供的地基基承載力按其其性質(zhì)是地基基容許承載力力，在設(shè)計表表達(dá)式中不直直接出現(xiàn)安全全系數(shù)，不具具備使用荷載載設(shè)計值的條條件，只能取取用荷載的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，這是是由所采用的的設(shè)計方法決決定的。2.到底有幾種設(shè)設(shè)計方法？請問分項系數(shù)數(shù)設(shè)計方法是是否就是多系系數(shù)設(shè)計方法法？和總安全全系數(shù)法有什什么區(qū)別？《建筑地基基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002所采用的究竟竟是什么設(shè)計計方法？這種種設(shè)計方法與與極限狀態(tài)設(shè)設(shè)計又有什么么關(guān)系？定值法：容許應(yīng)力法總安全系數(shù)法法（單一安全全系數(shù)法）多系數(shù)法（均均質(zhì)系數(shù)、超超載系數(shù)）概率法：分項系數(shù)法（（近似概率法法）全概率法極限狀態(tài)的數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)式稱稱為極限狀態(tài)態(tài)方程，極限限狀態(tài)方程是是當(dāng)結(jié)構(gòu)處于于極限狀態(tài)時時各有關(guān)基本本變量的關(guān)系系式?；咀冏兞渴侵赣绊戫懡Y(jié)構(gòu)可靠度度的各種物理理量，它包括括：引起結(jié)構(gòu)構(gòu)作用效應(yīng)S（內(nèi)力等）的的各種作用和和環(huán)境影響，，如恒荷載、、活荷載、地地震、溫度變變化等；構(gòu)成成結(jié)構(gòu)抗力R（強度等）的的各種因素，，如材料和巖巖土的性能、、幾何參數(shù)等等。分析結(jié)構(gòu)構(gòu)可靠度時，，也可將作用用效應(yīng)或結(jié)構(gòu)構(gòu)抗力作為綜綜合的基本變變量考慮。如令R為抗力函數(shù)；；S為作用函數(shù)，，則極限狀態(tài)態(tài)方程可表達(dá)達(dá)為：抗力與作用之之比稱為安全全系數(shù)K＝R/S，兩者之差稱稱為安全儲備備：這是兩種不同同的安全度控控制的方法，，即安全系數(shù)數(shù)控制方法和和失效概率（（或可靠指標(biāo)標(biāo)）控制方法。失效概率定義義為安全儲備備等于零的概概率，即pf＝p（z＝0）采用允許應(yīng)力力法的設(shè)計表表達(dá)式描述工工作狀態(tài)的作作用效應(yīng)與抗抗力效應(yīng)的關(guān)關(guān)系，作用效效應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)組合，抗力力效應(yīng)以容許許值（包括試試驗曲線的某某種特征點，，或理論公式式的計算結(jié)果果）表示，其其安全度是隱隱含的，并不不出現(xiàn)在設(shè)計計表達(dá)式中。。在允許應(yīng)力力法計算中，，不使用安全全系數(shù)或分項項系數(shù)。采用總安全系系數(shù)設(shè)計法的的表達(dá)式描述述的是極限狀狀態(tài)的作用與與抗力的平衡衡關(guān)系。其中中，抗力效應(yīng)應(yīng)是極限值，，包括試驗曲曲線上的極限限臨界值，或或根據(jù)極限理理論計算的結(jié)結(jié)果，作用效效應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)組組合。在設(shè)計計表達(dá)式中，，總安全系數(shù)數(shù)出現(xiàn)在抗力力項的分母中中，當(dāng)然也可可以理解為乘乘以作用效應(yīng)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值再再與抗力的極極限值相平衡衡。采用分項系數(shù)數(shù)設(shè)計法的表表達(dá)式描述極極限狀態(tài)下設(shè)設(shè)計驗算點的的抗力效應(yīng)的的設(shè)計值與作作用效應(yīng)的設(shè)設(shè)計值的平衡衡關(guān)系。設(shè)計計驗算點的失失效概率是最最大的，因此此用驗算點的的坐標(biāo)（即設(shè)設(shè)計值）來控控制設(shè)計。我國現(xiàn)行規(guī)范范的主體工程程結(jié)構(gòu)設(shè)計方方法主要采用用分項系數(shù)法法，而現(xiàn)行規(guī)規(guī)范的巖土工工程設(shè)計原則則大多是多種種設(shè)計方法并并用。這種現(xiàn)狀就使使設(shè)計工作復(fù)復(fù)雜化了，不不弄清楚這些些問題，很容容易出現(xiàn)錯誤誤?！督ㄖ鼗A(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》《建筑地基基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》采用了多種設(shè)設(shè)計方法。地基承載力設(shè)設(shè)計采用容許許承載力法，，即工作狀態(tài)態(tài)設(shè)計方法。。地基穩(wěn)定性計計算采用總安安全系數(shù)法,設(shè)計表達(dá)式（（13-5）即為該規(guī)范范的式（5.4.1）：巖石錨桿抗拔拔承載力驗算算采用允許應(yīng)應(yīng)力法式中的f值為水泥砂漿漿或混凝土與與巖石間的粘粘結(jié)強度特征征值，即容許許粘結(jié)強度值值。第6章?lián)跬翂Ψ€(wěn)定定性驗算采用用總安全系數(shù)數(shù)法。第8章基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承承載力驗算采采用分項系數(shù)數(shù)法，所有的的設(shè)計表達(dá)式式中，作用均均為基底的凈凈反力或由凈凈反力產(chǎn)生的的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)力，強度均均為混凝土材材料的相應(yīng)強強度設(shè)計值。。3.如何處理巖土土工程與上部部結(jié)構(gòu)

不同同設(shè)計方法所所帶來的問題題?地基基礎(chǔ)與上上部結(jié)構(gòu)無論論在使用功能能、荷載傳遞遞或者建筑施施工等方面都都是不可分割割的一個整體體。設(shè)計時時應(yīng)從上部結(jié)結(jié)構(gòu)到地基基基礎(chǔ)，逐步傳傳遞荷載，始始終保持各部部分構(gòu)件的靜靜力平衡和滿滿足強度變形形的要求。由于技術(shù)發(fā)展展的側(cè)重面不不同，上部結(jié)結(jié)構(gòu)和地基基基礎(chǔ)的設(shè)計方方法處于不同同的發(fā)展階段段。上部結(jié)構(gòu)構(gòu)比較早地開開始實行了向向概率極限狀狀態(tài)設(shè)計的過過渡，而地基基基礎(chǔ)則仍處處于總安全系系數(shù)設(shè)計階段段（例如樁基基設(shè)計、擋土土墻設(shè)計），，甚至有些部部分尚停留在在容許應(yīng)力設(shè)設(shè)計階段（例例如地基承載載力設(shè)計）。。目前由于上部部結(jié)構(gòu)與地基基基礎(chǔ)設(shè)計原原則的不統(tǒng)一一，各種規(guī)范范執(zhí)行不同的的荷載規(guī)定，，設(shè)計值與標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值混用；；不同規(guī)范按按不同的安全全度標(biāo)準(zhǔn)建立立評價體系，，給設(shè)計人員員帶來太多的的麻煩，造成成很多誤解。。其結(jié)果是要要么可能造成成浪費，要么么可能造成潛潛在的危險。。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計計驗算承載力力時，荷載統(tǒng)統(tǒng)一地采用設(shè)設(shè)計值，抗力力采用材料的的強度設(shè)計值值，沒有任何何的懸念。地基基礎(chǔ)設(shè)計計中，驗算地地基承載力問問題時，由于于地基承載力力采用的是容容許值，要求求荷載取值，，即基底壓力力必須采用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值。但驗驗算基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)的承載力時時，由于材料料強度用的是是設(shè)計值，荷荷載取值必須須也采用設(shè)計計值與之匹配配。單樁承載力驗驗算時，對于于驗算由地基基土對樁的支支承所構(gòu)成的的承載力，與與之相應(yīng)的軸軸力是標(biāo)準(zhǔn)值值，但由樁身身強度構(gòu)成的的承載力驗算算時必須用軸軸力的設(shè)計值值。因此計算算時必須注意意區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)值值與設(shè)計值的的不同取值和和不同的適用用條件。地基基礎(chǔ)設(shè)計計時，確定淺淺基礎(chǔ)的平面面尺寸、樁數(shù)數(shù)等地基設(shè)計計項目采用定定值法，包括括容許應(yīng)力法法和總安全系系數(shù)法。例如如地基承載力力特征值（容容許值）、單單樁極限承載載力處于安全全系數(shù)得單樁樁承載力特征征值（容許值值）。抗力的性質(zhì)是是容許值，標(biāo)標(biāo)稱標(biāo)準(zhǔn)值或或特征值；因因此，荷載應(yīng)應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值值。如果荷載載誤用設(shè)計值值，設(shè)計的安安全度過高。。確定淺基礎(chǔ)的的高度、基礎(chǔ)礎(chǔ)配筋、筏基基結(jié)構(gòu)設(shè)計、、樁身強度驗驗算、承臺結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計等項項目采用分項項系數(shù)描述的的設(shè)計表達(dá)式式。因此，抗抗力采用設(shè)計計值；荷載也也采用設(shè)計值值。如果荷載誤用用標(biāo)準(zhǔn)值，設(shè)設(shè)計的安全度度將會過低，，偏于危險。。上部結(jié)構(gòu)荷荷載最終由基基礎(chǔ)傳給地基基，地基基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計必須與與上部結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計相協(xié)調(diào)。。在基坑工程設(shè)設(shè)計時，問題題與地基基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計正好相相反，由土的的強度指標(biāo)計計算得到的土土壓力是標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值，圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力也也是標(biāo)準(zhǔn)值，，但圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的材料強度度卻是設(shè)計值值?？傊诘鼗A(chǔ)設(shè)計時時，設(shè)計表達(dá)達(dá)式兩端不匹匹配會造成浪浪費；而基坑坑工程設(shè)計時時，設(shè)計表達(dá)達(dá)式兩端不匹匹配則會造成成安全度下降降。4.如何控制巖土土工程的安全全度？討論工程安全全度的控制與與風(fēng)險、影響響巖土工程安安全度的因素素，包括體制制的因素和技技術(shù)的因素。。巖土工程程是全過程的的技術(shù)服務(wù)，，包括勘察設(shè)設(shè)計階段的安安全度控制、、施工與運營營階段安全度度的實現(xiàn)及可可能存在的風(fēng)風(fēng)險分析。荷載取值、抗抗力取值和安安全系數(shù)的取取值都會影響響安全度控制制。地基基礎(chǔ)設(shè)計計，包括地基基持力層承載載力計算、軟軟弱下臥層驗驗算、沉降計計算、基礎(chǔ)結(jié)結(jié)構(gòu)驗算所用用的荷載，必必須是上部結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)結(jié)果，包括柱柱或墻根部的的豎向力、水水平力和彎矩矩。按每層的荷載載估計值計算算的結(jié)果，只只能供編制勘勘察方案之用用，不能用以以做地基基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計。有些結(jié)構(gòu)物（（如地下室、、隧道、支擋擋結(jié)構(gòu)、堤壩壩結(jié)構(gòu)）設(shè)計計時，巖土（（包括巖土層層中的水）作作用于結(jié)構(gòu)物物的荷載成為為控制設(shè)計安安全度的主要要荷載，包括括土壓力、水水壓力、浮力力、揚壓力。。注意這些根據(jù)據(jù)土力學(xué)原理理計算得到的的荷載，按其其性質(zhì)是標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值，不能直直接與結(jié)構(gòu)抗抗力（其性質(zhì)質(zhì)是設(shè)計值））進(jìn)行比較。。巖土的變形是是建筑物的正正常使用極限限狀態(tài)驗算的的“作用”，也是造成建建筑物承載力力極限狀態(tài)的的“作用”之一。建筑物承受變變形的能力，，即允許變形形值，是極限限狀態(tài)驗算時時建筑物的“抗力”?！督ㄖ鼗A(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中的允許變形形值，有些是是正常使用極極限狀態(tài)驗算算的抗力，有有些則是承載載力極限狀態(tài)態(tài)的抗力。[5]勘察設(shè)計階段段是控制工程程安全度的主