最新培训(岩土工程)1PPT课件.ppt

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1、培训培训(岩土工程岩土工程)1代志宏 3.1理论体系构成 3.2 岩土力学的发展 3.2.1 岩土力学理论体系 3.2.2 岩土材料的本质特性 3.2.3 岩土工程问题的特点 3.2.4 现有岩土力学理论的不足 3.2.5 岩土力学发展前景展望岩土工程学理论体系基础理论应用技术土力学工程地质学岩体力学水文地质基础岩土工程学桩基岩土工程学路基岩土工程学岩土锚固工程学地下建筑岩土工程土力学古典土力学（一个原理、两个理论）现代土力学（一个模型、三个理论、四个分支）有效应力原理饱和土的固结理论极限平衡理论非饱和土固结理论液化破坏理论逐渐破坏理论理论土力学计算土力学实验土力学应用土力学本 构模型现代土力

2、学应用土力学计算土力学专家系统地基处理工程实录理论土力学实验土力学原位观测土样实验原位测试离心模型试验模拟实验反分析非确定性分析确定性分析逐渐破坏理论液化破坏理论非饱和固结理论 4.1 典型设计问题分析 4.2 典型工程事故分析 4.3 现有规范中值得讨论的几个问题 4.4 计算参数的可靠性 (1)不必要地采用桩基:在良好的地基上仍采用桩基是当前设计中的一个突出问题。据不完全统计,在我国南方残积土地基上已建成的28幢1433层高层建筑中有26幢按桩基设计。而改为筏基后不但节约了大量费用,而且运行良好。 (2)采用过多过长的桩:软土地基上建高层或重型建筑物,采用桩基是不可避免的,但是,打桩过密,

3、不但浪费,而且会造成地面隆起和挤坏相邻建筑等危害。例如上海地区18个失效的港口工程中有10例就是由于沉桩挤土效应引起的。有的过于强调桩尖必须到达中风化、甚至微风化岩。在地质条件良好的情况下,这不但浪费,也延误了施工进度,有的甚至把桩打坏。 (3)过大的基础埋深:广东某地采用了8的基础埋深,这在无冻害及抗风能力足够的条件下实无必要。 (4)过缓的边坡:这种情况通过常发生在无地基破坏问题的堆石边坡,在的坡度达到12,原因显然与采用过低的内摩擦角有关。 (5)过多的挖土:对重要建筑物的地基,挖除十分软的黏土是完全必要的。但过于强调必须建筑在基岩上,良好的沙卵石层也必须挖除,在水利工程中也是常见的。除

4、了由此造成投资增加和工期延长外,有时人工填筑料还不如天然沉积物密实。 (1)过快的施工进度:软土上填方工程的破坏很多与此有关。如果事先对软土的固结和强度增长过程进行分析,施工过程严格按设计进行,则这类事故是完全可避免的。 (2)存在没有发现的软弱层:许多事故与勘测中的疏忽有关。例如广东五湾码头的破坏与抛石基床下存在的淤泥馄砂层当作砾砂层直接有关。 (3)忽略了应当考虑的荷载:大面积堆载和抽水引起的大面积沉降往往在设计中未被考虑。由此而产生的作用于桩上的负摩擦力造成桩基的过大沉降和桩身破坏现象已累见不鲜。60年代上海张华浜码头基桩破坏也是没有考虑大量抽取地下水引起的地面沉降的结果。此外,后方堆载

5、和前方开挖对桩的侧向荷载也常常估计不足,从而引起桩体的严重位移甚至破坏。 (4)排水处理不当:当存在地下水流时,未采取足够的排水措施,是水工建筑物和基坑失事的主要原因,另一方面,基坑抽水也是造成相邻建筑物损害的重要原因。 (5)欠固结土的测试手段不当:欠固结土很容易因扰动而压密,从而得到过高的参数。有关这一问题,下面将进一步讨论。 (6)对土的某些特性认识不足:例如对膨胀土、黄土和易液化土的某些特性。但这里必须区分两种情况。一是人们普遍认识不足,连规范中也没有反映;二是个别设计人员的经验不足而又学习不够。 承载力的概念来源于地基的破坏。目前,有关这方面已经成熟的理论是基于刚塑性模型的极限平衡理

6、论。按照这一理论,土体破坏问题的控制方程由静力平衡和滑移运动两组微分方程组成,因此,极限平衡问题本身是一个静不定问题。大家知道,微分方程的解答不仅取决于材料的物理特性,还决定于边界条件。极限承载力作为极限平衡方程组的解答,显然并不仅仅决定于土的特性。由此可见,现有规范中对每一种地基土给定一个承载力值的做法是不科学的。总之,容许承载力理应根据上层结构与地基共同作用的特点由设计单位确定,那种由勘测单位在设计前就提供承载力的做法在理论上是不通的,在实践上是十分有害的,前面有关广东地区不适当地采用桩基的例子与此不无关系。 在局部荷载作用下侧向变形是不可避免的,因此用分层总和法计算的沉降量理应小于实测值

7、,如果要用经验系数纠正,其值应大于1。然而按照规范,下列沉降计算公式中 经验系数随压缩模量的降低可以从0.2变化到1.4,而上海地基规范中则规定其值随附加压力0的增大可以从0.7变化到1.3。人们不知道,在制定规范时是否深入分析过此系数须要如此大的变化的原因。我们认为,计算结果不符合实际的原因很多,但是最主要的莫过于计算参数的不合适。因此,合理的途径应是对加以修正。 高层建筑物埋置深度理应根据当地的气候、地质条件及建筑物本身的高宽比及其用途确定,而钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程(3-91)则笼统规定,埋置深度采用天然地基或桩基时分别不小于高度的1/12或1/15。广东东莞有一幢43层建筑

8、,为了满足1/15高度的埋深要求,先全部挖深8进行桩基承台的施工然后又整个回填8填土。如果挖深后利用地下空间做停车场或将承台埋置于2深处,显然合理得多。 最近修订的水工建筑物抗震设计规范仍规定土石坝用拟静力法进行抗震验算。拟静力法的缺点是十分明显的,它完全无视地震加速度时空分布的不均匀性。而最主要的是,尚没有一个土工建筑物破坏实例证明地震惯性力起了决定性的作用。相反,却可以举出一些地震破坏与惯性力无关的实例,最著名的如海城地震中震后80分钟左右发生滑坡的辽宁石门岭水库大坝。实践证明,用拟静力法设计往往低估含易液化土边坡的破坏可能性,典型的如唐山地震中滑坡的密云水库大坝,而对无液化能的边坡,则往

9、往高估其破坏的可能性。特别是堆石边坡,世界上尚无地震滑坡的实例。在堆石坝设计中采用过缓的边坡,不无与这种拟静力法的规定有关。选用的计算参数偏低造成设计过于保守。例如, 规范中对=20.0的土类,修正系数竟然小到0.2,也就是说计算沉降是实测值的5倍。无论是分层总和法本身,还是沉降计算公式中的0或,均不可能有这么大的误差,唯一能说服人的理由是偏小了5倍。计算参数不可靠的原因主要是测试技术粗劣造成的。就软粘土来说,不同扰动程度的典型压缩曲线将如图1所示。 由图可见,在附加应力较小,土的结构未受到大的破坏以前,扰动土样的显著偏低,而当附加压力很大,土的结构发生大量破坏时,取样和测试中结构已先期受到破

10、坏的扰动土样将给出偏高的值。从这一点看,上海规范的规定(以0=60为界,小于此值时1.0)是有一定道理的。当附加荷载相当大时,土的结构发生大量破坏,压缩模量可能显著低于重塑土的值,此时如加荷过快,引起过大的孔隙水压力(=/可能大于1),是导致软基破坏的主要原因。另一方面,硬粘土受到扰动时,试样的孔隙比将变大,如果试验前让试样泡水并任其膨胀,孔隙比将进一步变大。由此测出的值自然偏小(图2)。越硬的土值可能偏小越多。取土深度越大,往往扰动也越励害,因此,桩基的计算沉降更是比实测值大得多。强度指标偏低的情况也普遍存在。在这方面,更有许多令人困惑的现象。例如:(1)明明是取样扰动使测定的强度偏低,却还

11、要用小值平均值的办法整理参数;(2)上海规范还规定按峰值强度的70%计算内摩擦角和凝聚力; (3)由于采用过低的强度指标而导致计算土压力过大,使许多挡土结构的设计过不了关。为此又采用人为降低土压力的所谓水-土合算法。这种办法不妨称为“负负得正法”,即用错误的参数和错误的计算方法去达到比较符合实际的目的。 (4)堆石体的实际内摩擦角均在40以上,高的甚至超过50,而许多设计单位的采用值往往在3040之间,按此计算现有堆石坝中普遍采用的11.4的边坡将是不稳定。十分遗憾的是,现有规范中对计算参数的可靠性问题未作任何说明。 因此,规范中至少要明确以下两点:试样的孔隙比与原位孔隙比相比不能相差过大,否则试验结果不能作为设计依据;应强调发展原位测试技术,室内试验测定的结果与原位测试结果相差较大时应以原位测试为主。以上情况也引出一个问题,如果测试的结果本身不可靠,在此基础上花很多力气进行可靠度计算的研究是否值得。当务之急应是提高测试技术的水平。58 结束语结束语