(关于基坑工程设计的若干问题.docx

中南勘察设计院有限公司 刘佑祥第一部分：基坑工程的概念设计一、岩土材料的特性所决定的 ■ 岩土体结构的不确定性●自然沉积和固结而成，不能人为控制，决定了岩土体结构的变异性、不确定性、随机性、人类认知的信息不对称性和不完整性等； ●岩和土都是不连续体；岩土由多相组成，三相间不同的比例关系及其相互作用，使岩土形成了极其复杂与多变 的物理力学性质； ●岩土的变异性、不连续性和多相性构成了岩土的强度、变 形和渗透三大工程问题（在土力学中相应的是渗透固结理论、摩尔－库伦强度理论和达西定律），从而引发相应的 地质灾害和工程事故；●岩土体没有明确的构件截面和结点，不同于结构工程； ●岩土体的破坏有时取决于某一段岩土体的平均强度，但有时又取决于某一薄弱区段如软弱土层或软弱结构面； ●计算假定、计算模型、计算参数与实际的岩土性状存在差异。 ■ 岩土参数的不确定性● 混凝土和钢材的材质可控且相对均匀，变异性小。但岩土体不同，不仅性能指标变异性大，即便同一种土或岩石，其性能指标也会随所处位置和深度不同而变化 。 ● 岩土体在取样、运输、试验操作等各个环节的扰动以及试样脱离原来的围压环境后后的应力释放导致的实际性状的改变； ● 强调原位测试技术，且必须有一定数量的原位测试指标与室内试验相结合； ■ 孔隙水压力的不确定性 ●地下水的压力既有静水压力，又有渗透力，且多数情况下无法取得很真实的信息。是动态变化的； ●孔隙水压力的增长和消散，关系到土体的稳定性和表观沉降和隆起； ●非饱和土的孔隙水压力可产生负压，形成基质吸力，但基质吸力会随土中含水量的增加而降低，直至消失。所以基质吸力的发挥是有条件的。 ●土体产生变形可能是力的作用，也可能是含水量和温度的变化而引起。 ■ 计算模式模型的不确定性 ●岩土工程理论发展到今天，应该说取得了长足的进步。但各种岩土的本构模型仍存在这样和那样的缺陷，每种本构模型有其适用性和假定计算条件；●由于土工计算参数的不确定性，加之计算模型本身的局限性，往往需要根据工程经验和工程实测资料对计算结果进行经验系数修正。 ●岩土工程设计应特别注意计算模式、计算参数和安全系数的匹配。 ■ 岩土工程预测的不确定性 ● 在岩土工程中，其地基或岩土环境几乎不可能完全探知，边界条件和荷载过程也有很大的影响，因而岩土工程问题具有很强的不确定性。非此非彼、亦此亦彼的情况，一因多果、一果多因的情况都可能发生。 二、概念设计的原则 基坑工程风险性、综合性和实践性很强。岩土工程师要加强多学科 的理论学习研究和实际案例分析。应具备基本的岩土力学、结构力学、施工技术的知识和概念。 概念设计要“从大处着眼”，要有系统和整体的概念，抓住对工程安全有重大影响的重难点和关键问题进行深入透彻的分析研究，从总体上和本质上把握基坑设计的基本要点和计算方法。 n 不能离开实际工程的特点来谈概念设计，要 “吃透两头”，一头是工程实际功能要求（包括环境保护功能、土方开挖、主体地下室施工等方面），一头是岩土工程和水文地质条件。 n 杜绝“数字游戏”。只知道“规范+计算”，不了解规范制定的技术背景、计算模式和适用条件。 计算条件的模糊性和信息的不完全性，单纯力学计算不能解决所有的实际问题； 离开设计计算软件不行，但只依靠计算软件进行设计也不行。基坑工程的许多分析方法都是来自工程经验的积累和案例分析，而不是来自精确的理论推导。 n “难求计算精确，但求判断正确”，应根据计算成果和工程经验作出合理的设计决策。 定性判断和定量计算相结合，理论与工程经验并重，综合判断； 强调现场实时监测、信息化施工和动态设计。 设置多道防线，确保基坑工程和周边环境安全可控。 三个方面：稳定（包括渗流稳定）、强度和变形控制。 内支撑杆件布置及截面、桩身配筋及嵌固深度、锚杆长度、水泥土挡墙等。 第二部分：基坑工程设计的若干技术问题一、关于基坑工程勘察及成果应用 1.对于土质基坑特别是软土的勘察工作应采用原位测试手段；对于软土及粉土夹层或黏性土与粉土、粉砂交互层土应采用静力触探试验查明其空间分布厚度和土性特征。 强调对于软土及交互层采用原位测试的必要性和重要性。 由于浅部土层特别是软土及交互层复杂多变，且往往是基坑工程研究的主要对象。因此是对于软土、粉土夹层或黏性土与粉土、粉砂交互层应侧重采用静力触探试验。 2.对于岩质和土岩组合的基坑工程应重点查明有无软弱结构面，进行现场地质调查和测绘。有条件时可进行现场原位剪切试验，或采集包含结构面的试样进行室内试验。 岩土结合地层应特别注意岩土分界处软弱结构面的性质和强度、以及地下水赋存情况、查明是顺层坡还是逆层坡。必要时应作抗滑设计和验算；多数情况下，岩层的产状和软弱结构面的组合性状是岩质基坑或边坡的安全稳定性和失稳方式的决定性因素。 对岩质基坑或边