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关于岩土工程设计地层条件运用的一点见解

文章来源:技术质量部科研中心 李征翼日期 :2012年02月17日

  不久前,我就“岩土工程设计中关于地层条件的认定或推断问题”与企业同事进行了探讨。现仅结合本人的实际工作经历及历次辩论中对同仁阐述观点的理解,谈谈关于岩土工程设计地层条件运用的一点见解。

  首先,要进一步明晰对“地层概化”的具体涵义的理解:将建设工程场地岩土工程勘察报告揭示的地层分层厚度或其他相关的参数,按岩土工程设计需要划分成针对性的区域或地段,并计算出所有涉及层位的平均值,并以此作为代表值施行抗力条件分析或结构设计的基础依据。这一采信地层分层厚度或其他相关参数代表值的技术方法,就是所谓的“地层概化”模式。简言之,“地层概化”的本质就是以平均值作为设计依据的代表值,即设计工作最终的计算分析是参考了或依据了“概化”后的总体认识,且这个总体认识仅仅以平均结果作为代表。

  应该承认,“地层概化”的表象是关注区域范围内的地层分布条件毫无遗漏地全面兼顾,其结果中无人为性的偏好,因此显现出客观认识的印象。同时遵从这一技术工作模式,在涉及繁杂分析计算过程的技术工作环节上,对关注区域或地段考察的次数较少,甚至往往是以这样的代表作为唯一的评估对象,其直接的表现就是实际工程中无需重复或循环那些费时费力的分析或验算环节,相对简化了设计中的技术分析工作量。

  但仔细考量“地层概化”模式的实际技术工作效应,就不难发现在其中体现出“客观”和“简化”的同时,大家还需面对如此“客观”中的不切实性和此等“简化”中隐含的安全风险。

  一、概化模式取得的是含混的认识。

  事实上,全面兼顾的“概化”结果,其中并未深入和透彻地运用勘察报告提供的岩土工程信息。鉴于概化的本质只是获取平均值,因此其结果只是一个在概率意义上最具代表性,而又决不具体对应任何勘探点位揭露的真实状况的概括性认知。大家知道,勘探点间距的设计标准并不是一个绝对的定值,即同一场地勘探点布设的数量和位置不是一成不变的,因此,平均n1或n2个勘探点数的结果必然不尽相同。可见,如此“概化”或概括得到的总是含混不定的认识,其类似于人们通常口头交流时采用的“大概是……”等表达方式的认知效果或水平。
也正是如此这般的含混性,反倒令大家无法兼顾或忽视了其中真实的状况。比如,2.0、3.0、4.0、5.0和1.0、3.0、4.0、6.0两组数据概化的结果都是3.5,这其中明显未表达出这两组数据本质上差异的离散程度。因此含混的认识必然是迷失了勘探提供的岩土工程信息。

  二、概化的后果是失去设计分析的针对性。

  如前所述,依据概化结果的设计,由于其中缺乏岩土层离散程度的考量,也即这一理念背离了岩土体的不均匀特性。如,同一土质坡体中低强度土层厚度的勘探资料包括了3.0m、4.0m和5.0m三个样本值,如果依据4.0m的概化结果作为代表,必然是无意识地放弃了将5.0m处坡体作为相对薄弱部位重点关注的针对性安全设计原则要求。诚然,设计安全还须同时针对性关注基坑的工程环境,而“概化”的地层条件不与任何环境条件的分布相对应,显然依此组合的不利因素并无切实的针对性。

  三、利用概化地层条件的设计中隐蔽着未知的风险。

  鉴于概化的地层条件迷失了不利情形及其组合的重点关注,因此设计结果中必将隐含着一定的风险,且这一风险的大小也是无法单纯依靠“概化”模式进行评估的。依然以2.0、3.0、4.0、5.0和1.0、3.0、4.0、6.0两组数据为例,显然,尽管设计都是依据3.5的概化结果,但其中承担的风险是不同的,其中在第二组离散性较大土层条件承担的设计风险必然较大。

  至此,大家能够或应该认识到,“地层概化”的设计方式不符合科学发展的可靠性安全设计原则要求。现行技术标准都是全面利用概率统计分析结果作为基础依据,而不是简单或仅仅凭借平均值实施分析和评估。可以想象,依据“概化”的地层条件进行桩基承载力设计,得出的只是承载力平均值,而不是技术标准建议的统计修正的标准值,这其中隐藏的风险是不能否认的。

  为此,建议摒除“地层概化”等旧习惯,本着科学规范的原则施行岩土工程合计,切实依据和综合分析场地勘察揭示的地层条件,并予以科学运用,以切实保证设计工程质量和安全。相比之下,不同意见的冲击带来的情感上的不适显然并不重要,克服不良习惯,循序渐进必然是大家理应遵循的健康发展原则。

  岩土工程设计中,地层厚度应切实依据勘探点地层柱状图,不应另行“概化”处理。以下是本人在必定有限的技术工作经历中总结的几点具体意见:

  复合地基处理或桩基设计应分别依据勘探点地层资料估算单桩承载力,然后对所有取得的承载力个体值进行概率统计分析,再依据安全保证设计标准计算出相应的标准值,并以此作为本区域或地段的设计建议。鉴于现行技术规范(标准)中提供的设计参数都是以标准值体现的,因此,最终的承载力值φk确定可依据《岩土工程勘察规范》推荐的经验公式确定
式中其各参数的意义不再赘述。

  边坡支护应以保证满足最高支护要求进行结构设计,其中这个最高支护要求系考虑不利因素组合影响和安全控制目标的综合标准,必然应该具有针对性,并将结构失效的风险概率控制在心理能够承受的范围内。

  自我批评和持续改进是科学管理的有效措施,学术辩论的目的是希望企业健康发展思想意识的展示,让大家都能积极地关心企业技术进步,以技术进步来促进企业实现更好更快发展。

  

  

  

 

 

 

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