巖土工程設(shè)計(jì)概論2012年第一頁(yè)，共61頁(yè)。2.1巖土工程條件2.1.1場(chǎng)地條件

場(chǎng)地地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件的復(fù)雜程度；有無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象、不良地質(zhì)現(xiàn)象的類型、發(fā)展趨勢(shì)和對(duì)工程的影響，場(chǎng)地環(huán)境工程地質(zhì)條件(地面沉降、采空區(qū)、隱伏巖溶地面塌陷、土水的污染、地震烈度、場(chǎng)地對(duì)抗震有利、不利影響或危險(xiǎn)、場(chǎng)地的地震效應(yīng)等)。

巖土工程條件包括：場(chǎng)地條件、地基條件和工程條件。第二頁(yè)，共61頁(yè)。2.1.2地基條件

地基巖土的年代和成因，有無(wú)特殊性巖土，巖土隨空間和時(shí)間的變異性；巖土的強(qiáng)度性質(zhì)和變形性質(zhì)；巖土作為天然地基的可能性、巖土加固和改良的必要性和可行性。2.1.3工程條件

工程的規(guī)模、重要性(政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì))；荷載的性質(zhì)、大小、加荷速率、分布均勻性；結(jié)構(gòu)剛度、特點(diǎn)、對(duì)不均勻沉降的敏感性；基礎(chǔ)類型、剛度、對(duì)地基強(qiáng)度和變形的要求；地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)協(xié)同作用。第三頁(yè)，共61頁(yè)。2.2巖土工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)1、對(duì)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(shè)計(jì)時(shí)必須全面考慮氣象、水文、地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及其復(fù)雜變化，包括可能發(fā)生的自然災(zāi)害以及由于興建工程改變了自然環(huán)境引起的災(zāi)害，必須特別重視調(diào)查研究。同時(shí)，巖土工程迄今還是一門不嚴(yán)謹(jǐn)、不完善、不十分成熟的科學(xué)技術(shù)，存在相當(dāng)大的風(fēng)險(xiǎn)性。第四頁(yè)，共61頁(yè)。2.2巖土工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)2、

巖土性質(zhì)的不確定性

巖土參數(shù)是隨機(jī)變量，變異性大。而且，不同的測(cè)試方法會(huì)得到不同的測(cè)試值，差異往往相當(dāng)大，相互間無(wú)確定性關(guān)系。因此，進(jìn)行巖土工程設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要掌握巖土性質(zhì)及其概率分布，而且要了解測(cè)試的方法及其與工程原型之間的差別。第五頁(yè)，共61頁(yè)。

巖土室內(nèi)試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)巖石試驗(yàn)土工試驗(yàn)巖相鑒定孔隙性質(zhì)試驗(yàn)水理性質(zhì)試驗(yàn)聲學(xué)性試驗(yàn)強(qiáng)度和變形試驗(yàn)結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)軟弱夾層剪切蠕變?cè)囼?yàn)點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)物理性質(zhì)試驗(yàn)密實(shí)度試驗(yàn)強(qiáng)度和變形試驗(yàn)流變?cè)囼?yàn)動(dòng)力特性試驗(yàn)離心模型試驗(yàn)第六頁(yè)，共61頁(yè)。3、

注重經(jīng)驗(yàn)特別是地方經(jīng)驗(yàn)

近代土力學(xué)與巖石力學(xué)的建立，為巖土工程的計(jì)算和分析提供了理論基礎(chǔ)。但由于巖土性質(zhì)和幾何尺寸的復(fù)雜多變，以及巖土和結(jié)構(gòu)相互作用的復(fù)雜性，不得不作簡(jiǎn)化；以致預(yù)測(cè)和實(shí)際之間有時(shí)相差甚遠(yuǎn)。鑒于巖土工程計(jì)算的不嚴(yán)謹(jǐn)和不完善，經(jīng)驗(yàn)特別是地方類似工程的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，在巖土工程設(shè)計(jì)中應(yīng)予高度重視。第七頁(yè)，共61頁(yè)。4、

原位測(cè)試、實(shí)體試驗(yàn)的特殊地位

取樣做室內(nèi)試驗(yàn)仍是巖土測(cè)試的重要方法，但由于小塊試樣的代表性不足，取樣、運(yùn)輸，保存、試驗(yàn)過(guò)程中的擾動(dòng)，某些巖土無(wú)法取樣等問(wèn)題而顯出它的局限性，故原位測(cè)試在巖土工程勘察中被廣泛應(yīng)用。但是，原位測(cè)試一般應(yīng)力應(yīng)變條件復(fù)雜，影響因素多，和實(shí)體工程差異大，難以進(jìn)行理論分析，有些原位測(cè)試項(xiàng)目并不直接得出設(shè)計(jì)參數(shù)，和設(shè)計(jì)參數(shù)甚至沒(méi)有物理概念上的聯(lián)系，成果的應(yīng)用有很強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性和地區(qū)性。為了避免尺寸效應(yīng)的影響，對(duì)理論依據(jù)不足，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不多的巖土工程可做現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體試驗(yàn)或足尺試驗(yàn)，如足尺的平板載荷試驗(yàn)、樁載荷試驗(yàn)、錨桿（索）抗拔試驗(yàn)等。只要這些試驗(yàn)成果有足夠的代表性，可以作為巖土工程設(shè)計(jì)最可靠的依據(jù)和最終的設(shè)計(jì)依據(jù)。第八頁(yè)，共61頁(yè)。結(jié)構(gòu)面尺寸效應(yīng)對(duì)試樣強(qiáng)度的影響試樣1，無(wú)結(jié)構(gòu)面，強(qiáng)度最高試樣2，含少量結(jié)構(gòu)面，強(qiáng)度較高試樣3，含較多結(jié)構(gòu)面，強(qiáng)度較低第九頁(yè)，共61頁(yè)。2.3基本技術(shù)要求和設(shè)計(jì)原則2.3.1基本技術(shù)要求

巖土工程設(shè)計(jì)應(yīng)以最少的投資，最短的工期，達(dá)到在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)安全運(yùn)行，并滿足所有預(yù)定的功能要求。這里包含了三方面的要求：

a．預(yù)定的功能；

b．安全性和耐久性；

c．工期和投資的經(jīng)濟(jì)性。第十頁(yè)，共61頁(yè)。2.3.2設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的因素

a．設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)預(yù)定的功能；

b．場(chǎng)地條件、巖土性質(zhì)及其可能變化；

c．工程結(jié)構(gòu)類型、特點(diǎn)及其對(duì)地質(zhì)條件的適宜性

d．工程結(jié)構(gòu)的荷載組合情況；

e．施工環(huán)境，相鄰工程的影響；

f．施工技術(shù)條件，設(shè)計(jì)實(shí)施的可行性；

g．地方材料資源；

h.工期和投資。第十一頁(yè)，共61頁(yè)。2.3.3注意場(chǎng)地條件，防治災(zāi)害

應(yīng)充分收集場(chǎng)地的地形、地質(zhì)、水文、水文地質(zhì)等資料，作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。場(chǎng)地可能的自然災(zāi)害，包括：暴雨、洪水、地震、滑坡、崩塌、泥石流等；由于工程建設(shè)引起的災(zāi)害,包括采空塌陷、抽水塌陷、邊坡失穩(wěn)，管涌、突水等。對(duì)于這些災(zāi)害，應(yīng)在勘察、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，采取有效的防治措施。第十二頁(yè)，共61頁(yè)。2.3.4合理選用巖土參數(shù)——可靠性和適用性

可靠性和適用性是對(duì)巖土參數(shù)的基本要求。所謂可靠性，是指參數(shù)能正確反映巖土體在規(guī)定條件下的性狀，能比較有把握地估計(jì)參數(shù)真值所在的區(qū)間。所謂適用性，是指參數(shù)能滿足巖土工程設(shè)計(jì)計(jì)算的假定條件和計(jì)算精度要求。巖土參數(shù)的可靠性和適用性，首先取決于巖土結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)程度，不同的取樣器和取樣方法對(duì)土樣的擾動(dòng)程度不同，測(cè)試結(jié)果也不同。其次,試驗(yàn)方法和取值標(biāo)準(zhǔn)對(duì)巖土參數(shù)也有重要的影響。對(duì)同一土層的同一指標(biāo)，用不同試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)所得的結(jié)果會(huì)有很大差異。

第十三頁(yè)，共61頁(yè)。例如土的抗剪強(qiáng)度，可用下列方法測(cè)定，其結(jié)果各不相同：

a．UU試驗(yàn)（不排水不固結(jié)試驗(yàn)）；

b．CU試驗(yàn)（排水不固結(jié)試驗(yàn)）；

c．CD試驗(yàn)（排水固結(jié)試驗(yàn)）。因此，進(jìn)行巖土工程設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要掌握巖土參數(shù)的數(shù)據(jù)，而且要了解測(cè)試方法和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)巖土參數(shù)的可靠性和適用性進(jìn)行評(píng)價(jià)。巖土參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析

由于巖土參數(shù)是隨機(jī)變量，故應(yīng)在劃分工程地質(zhì)單元的基礎(chǔ)上，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，算出各項(xiàng)參數(shù)的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，確定其標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值。第十四頁(yè)，共61頁(yè)。巖土參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析注：式中正負(fù)號(hào)按不利組合考慮，如抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的修正系數(shù)應(yīng)取負(fù)值。平均值方差變異系數(shù)修正系數(shù)第十五頁(yè)，共61頁(yè)。2.3.5定性分析與定量分析結(jié)合

定性分析是巖土工程分析的首要步驟和定量分析的基礎(chǔ)，對(duì)下列問(wèn)題一般作定性分析：

a．工程選址和場(chǎng)地適宜性評(píng)價(jià)：

b．場(chǎng)地地質(zhì)背景和地質(zhì)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)；

c.巖土性質(zhì)的直觀鑒定。

定量分析可采用解析法、圖解法或數(shù)值法，都應(yīng)有適當(dāng)?shù)陌踩珒?chǔ)備以保證工程的可靠性，可采用定值法或概率法。定性分析和定量分析都應(yīng)在詳細(xì)占有資料的基礎(chǔ)上，運(yùn)用成熟的理論和類似工程的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行論證，并宜提出多方案進(jìn)行比較。第十六頁(yè)，共61頁(yè)。定性分析案例－三家寨滑坡該滑坡呈倒梨形，后緣寬大，前沿狹窄，形成機(jī)制為：蠕滑-拉裂牽引式滑坡。第十七頁(yè)，共61頁(yè)。北滑坡下級(jí)后緣裂縫已基本貫通，前緣已嚴(yán)重坍塌，出口明顯，滑坡處于極限平衡狀態(tài)，在降雨量集中、地震力作用等不利因素影響下，將引起整體滑動(dòng)，而且前級(jí)的滑動(dòng)必然會(huì)牽引后級(jí)滑坡的發(fā)展。

南滑坡下級(jí)滑體的后緣裂縫未貫通，相對(duì)北滑坡而言其穩(wěn)定性稍好一些，但裂縫亦成規(guī)模，且滑體松散滲透性好，在降雨集中季節(jié)，地表水下滲軟化滑帶土和滑體自重加大等因素也會(huì)促使下級(jí)滑體滑動(dòng)，并引起中級(jí)滑體的滑動(dòng)。從長(zhǎng)期觀測(cè)資料分析，南北滑坡總體變形基本處于蠕變狀態(tài)，但滑坡下級(jí)已處于極限平衡狀態(tài)，如不采取工程措施，在大量降雨或地震等極端不利的情況下，將引發(fā)滑坡再次失穩(wěn)滑動(dòng)。第十八頁(yè)，共61頁(yè)。定量計(jì)算采用傳遞系數(shù)法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。

計(jì)算方案為：方案I：天然狀態(tài)；方案II：暴雨作用；方案III：地震作用；

方案IV：暴雨＋地震。

計(jì)算方案計(jì)算剖面天然狀態(tài)暴雨地震（Ⅶ級(jí)）暴雨+地震南滑坡Ⅰ-Ⅰ下級(jí)1.00800.80450.98350.7832中級(jí)1.23251.17691.20931.1551上級(jí)1.93221.76931.84121.6857北滑坡Ⅲ－Ⅲ下級(jí)0.99350.96700.90380.8794上級(jí)1.12771.04441.09711.0157

滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

第十九頁(yè)，共61頁(yè)。2.3.6注意與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的配合

在巖土工程設(shè)計(jì)中，巖土工程師與結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)密切配合，使巖土工程設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)一致。2.4設(shè)計(jì)階段劃分2.4.1方案（可行性）設(shè)計(jì)階段

在巖土工程勘察報(bào)告基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)和功能要求，對(duì)巖土工程設(shè)計(jì)開(kāi)展可行性論證，并進(jìn)行多種（至少2-3種）方案的設(shè)計(jì)和比較。應(yīng)對(duì)多種設(shè)計(jì)方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益等進(jìn)行分析和論證，作出工程估算，并提出推薦方案。第二十頁(yè)，共61頁(yè)。三家寨滑坡設(shè)計(jì)方案比選

方案1、框架錨索＋排水工程

方案2、錨索抗滑樁＋框架錨索＋排水工程

考慮到三家寨滑坡規(guī)模和推力較大，采用錨拉抗滑樁這種結(jié)構(gòu)形式來(lái)阻止下級(jí)滑體的滑動(dòng)。由于三家寨滑坡為蠕滑－拉裂牽引式滑坡，錨索樁實(shí)施后，樁前的滑體仍為不穩(wěn)定體，相應(yīng)的治理措施為預(yù)應(yīng)力框架錨索。第二十一頁(yè)，共61頁(yè)。2.4.2初步設(shè)計(jì)階段

根據(jù)巖土工程初勘報(bào)告，對(duì)評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分解和細(xì)化設(shè)計(jì)，提出采用的巖土工程參數(shù)和基本可用于實(shí)施的圖件，并進(jìn)行工程概算。

實(shí)例：三家寨滑坡初步設(shè)計(jì)要點(diǎn)滑

坡力學(xué)參數(shù)牽

引

段主

滑

段北滑坡C(KPa)0.027.0φ(°)40.035.0南滑坡C(KPa)0.027.0φ(°)40.037.0表5-1

滑坡穩(wěn)定性計(jì)算滑帶力學(xué)參數(shù)表進(jìn)行支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算，繪制工程布置平面圖、剖面圖、結(jié)構(gòu)圖等圖件。巖土工程參數(shù)取值：第二十二頁(yè)，共61頁(yè)。滑坡有錨索樁32根，樁長(zhǎng)24m～35m，樁截面為2×3m2，預(yù)應(yīng)力錨索長(zhǎng)44m，樁中到中距離5m；3.5×4.0m，由截面尺寸為50×60cm的C25鋼筋砼構(gòu)成；南滑坡錨索長(zhǎng)16m～20m；北滑坡錨索長(zhǎng)14m～22m。第二十三頁(yè)，共61頁(yè)。2.4.3施工圖設(shè)計(jì)階段

根據(jù)巖土工程詳勘報(bào)告，進(jìn)一步調(diào)整和優(yōu)化初步設(shè)計(jì)文件，確定巖土工程結(jié)構(gòu)平面、剖面和立面布置，編制結(jié)構(gòu)細(xì)部圖、結(jié)點(diǎn)圖等工程圖件及說(shuō)明，提出施工工藝要求和注意事項(xiàng)，進(jìn)行工程預(yù)算。對(duì)于規(guī)模小、地質(zhì)條件清楚的巖土工程設(shè)計(jì)，可簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)階段。第二十四頁(yè)，共61頁(yè)。三家寨南滑坡治理工程局部放大圖南滑坡有錨索樁17根，樁長(zhǎng)24m～35m，樁截面為2×3m2，預(yù)應(yīng)力錨索長(zhǎng)44m，樁中到中距離5m第二十五頁(yè)，共61頁(yè)。第二十六頁(yè)，共61頁(yè)。2.5設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料地形、水文、氣象資料

a．地形圖及平面、高程控制；

b．水位、流量、洪峰、淹沒(méi)、沖淤等；

c．氣溫、降水、凍結(jié)深度、暴雨、風(fēng)暴潮等第二十七頁(yè)，共61頁(yè)。2.5.2巖土工程勘察資料

a．巖土的類型、年代、成因、產(chǎn)狀、性質(zhì)、分布；

b．巖土的工程性質(zhì)及其變異性；

c．?dāng)嗔褬?gòu)造的性質(zhì)、展布、對(duì)工程的影響；

d．不良地質(zhì)現(xiàn)象(包括巖溶、土洞、滑坡、崩塌、泥石流；活動(dòng)砂丘等)的類型、特征、動(dòng)態(tài)、對(duì)工程的影響；

e．人為地質(zhì)現(xiàn)象(包括采空、水庫(kù)坍岸、抽水引起地面沉降、塌陷等)的類型、特征、動(dòng)態(tài)、對(duì)工程的影響；

f．地震烈度、場(chǎng)地土類別、場(chǎng)地類別、地震動(dòng)參數(shù)、液化測(cè)試及評(píng)價(jià)；

g．地下水類型、水位、動(dòng)態(tài)、地層滲透性補(bǔ)給排泄條件；

h．水與土對(duì)建筑材料的腐蝕性；

i．特殊性巖土的測(cè)試與評(píng)價(jià)。

第二十八頁(yè)，共61頁(yè)。2.5.3建筑結(jié)構(gòu)資料

a．工程安全等級(jí)（3級(jí)）、建筑面積、層數(shù)、高度、開(kāi)挖深度、可能采用的基礎(chǔ)類型等；

b．結(jié)構(gòu)類型、剛度、荷載及分布、加荷速率、對(duì)沉降的要求等；

c．可能采用的擋土結(jié)構(gòu)類型；

d．和巖土工程有關(guān)的排水、抽水、排污。

2.5.4其它資料

a．鄰近工程設(shè)施及其與擬建工程關(guān)系；

b．施工排水、排污條件，對(duì)噪音、振動(dòng)的限制；

c．巖土工程勘察、設(shè)計(jì)及施工的地方經(jīng)驗(yàn)，

d．工程建設(shè)的計(jì)劃進(jìn)度，各單位的分工配合，

e．地方施工能力，材料及勞務(wù)價(jià)格．第二十九頁(yè)，共61頁(yè)。2.6巖土工程設(shè)計(jì)方法

巖土工程設(shè)計(jì)方法有容許應(yīng)力法和極限狀態(tài)法。

容許應(yīng)力法是建立在經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的巖土工程傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，隨著設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法的進(jìn)步，有轉(zhuǎn)向以概率為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)法的趨勢(shì)，但目前尚處在探索研究階段，還不夠成熟。無(wú)論采用哪種方法設(shè)計(jì)，都應(yīng)有足夠的安全儲(chǔ)備，都應(yīng)滿足下列各項(xiàng)功能：能承受正常施工和正常使用期間可能出現(xiàn)的各種作用；在正常使用期間，工程各部分功能具有良好的工作性能；在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性；在發(fā)生偶然事件或局部失效時(shí)，仍能保持必需的整體穩(wěn)定性。第三十頁(yè)，共61頁(yè)。2.6.1一些基本概念

（1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：指工程設(shè)計(jì)所依據(jù)的時(shí)間參數(shù)。（2）容許應(yīng)力法：在正常使用條件下，比較荷載作用和巖土抗力，要求強(qiáng)度有一定的儲(chǔ)備，變形不過(guò)大，荷載、抗力和安全度的取值大都建立在經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上。（3）極限狀態(tài)：整個(gè)工程或工程的一部份，超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的功能要求，這個(gè)特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。各種極限狀態(tài)都有明確的標(biāo)志或限值。

（4）極限狀態(tài)法：將巖土及有關(guān)的結(jié)構(gòu)置于極限狀態(tài)進(jìn)行分析，找到達(dá)到某種極限狀態(tài)(承載能力、變形等)時(shí)巖土的抗力。第三十一頁(yè)，共61頁(yè)。（5）定值法：將設(shè)計(jì)變量作為非隨機(jī)變量，一般用安全系數(shù)表達(dá)，即從強(qiáng)度上根據(jù)經(jīng)驗(yàn)打一折扣，作為安全儲(chǔ)備。

K=R/S≥[K]式中，R，S，K，[K]分別為抗力、作用、安全系數(shù)、目標(biāo)安全系數(shù)。例如某工程目標(biāo)安全系數(shù)為2.5，今抗力為1500kN，作用為500kN，則安全系數(shù)為3.0，則K>[K]，滿足。

(6)概率法:

將設(shè)計(jì)變量作為隨機(jī)變量，對(duì)抗力、作用、安全度進(jìn)行概率分析，按失效概率量度工程的可靠性，將工程的安全儲(chǔ)備建立在概率分析的基礎(chǔ)上。按水準(zhǔn)的不同分為半概率法、近似概率法、全概率法。

(7)可靠度:

指工程在規(guī)定時(shí)間內(nèi)和規(guī)定條件下，具有預(yù)定功能的概率?？煽慷仍O(shè)計(jì)通常是以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。第三十二頁(yè)，共61頁(yè)。2.6.2極限狀態(tài)

（1）承載能力極限狀態(tài)：或稱破壞極限狀態(tài)。當(dāng)工程出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，即認(rèn)為已超過(guò)了承載能力極限狀態(tài)，如：

a.整個(gè)工程或工程的一部分，作為剛體失去平衡；

b.巖土或結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度超過(guò)破壞極限，或因過(guò)度變形而不能繼續(xù)承受荷載；

c.巖土或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如構(gòu)件壓屈）。

《歐洲地基基礎(chǔ)規(guī)范》把破壞極限狀態(tài)又分為A類和B類。

A類是指在巖土體中形成某種破壞機(jī)制，如地基發(fā)生整體性滑動(dòng)；土坡或巖坡失穩(wěn)；擋土結(jié)構(gòu)傾覆；隧洞頂板垮落或邊墻傾覆；流砂、管涌、潛蝕、塌陷、液化等。

B類是指由于巖土體的過(guò)大位移和變形，導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)發(fā)生結(jié)構(gòu)性的嚴(yán)重?fù)p壞，如：由于土的濕陷、融陷、震陷、液化沉陷或其它大量的變形，造成工程的結(jié)構(gòu)性破壞；由于巖土的過(guò)量水平位移，導(dǎo)致樁的傾斜、管道破裂、鄰近工程的結(jié)構(gòu)性破壞；由地下水的浮托、靜水或動(dòng)水壓力造成的工程結(jié)構(gòu)性破壞。第三十三頁(yè)，共61頁(yè)。擋墻失穩(wěn)破壞第三十四頁(yè)，共61頁(yè)。

（2）正常使用極限狀態(tài)：或稱功能極限狀態(tài)。這種極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于工程達(dá)到正常使用或耐久性能的某些規(guī)定限值。出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，即認(rèn)為超過(guò)了正常使用極限狀態(tài)：

a．影響正常使用的外觀變形；

b．影響正常使用或耐久性的局部破壞(如裂縫)；

c．影響正常使用的振動(dòng)；

d．影響正常使用的其他特定狀態(tài)。屬于超過(guò)正常使用極限的例子有：由于巖土變形而使工程發(fā)生超限的傾斜；由于巖土變形而使工程發(fā)生表面裂縫、或裝修損壞；由于巖土剛度不足影響工程正常使用的振動(dòng)；因地下水滲漏而影響工程的正常使用等。第三十五頁(yè)，共61頁(yè)。擋墻、斜坡開(kāi)裂第三十六頁(yè)，共61頁(yè)。2.6.3作用

巖土工程上的作用，有靜態(tài)的和動(dòng)態(tài)的，有固定的和自由的，按時(shí)間的變異性分為：

(1)永久作用：

在規(guī)定的設(shè)計(jì)狀況下一定出現(xiàn)，其量值隨時(shí)間的變化可以忽略。如巖土壓力、水位不變的靜水壓力、結(jié)構(gòu)自重、巖土位移或變形引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形等，永久作用一般以標(biāo)準(zhǔn)值作為它的代表值。

(2)可變作用：

在規(guī)定的設(shè)計(jì)狀況下不一定出現(xiàn)，其量值隨時(shí)間的變化不可忽略。它包括各種使用荷載、安裝荷載、車輛荷載、風(fēng)載、雪載、水位變化的水壓力、波浪力、溫度變化等。可變作用一般取常遇值或準(zhǔn)永久值作為它的代表值。

(3)偶然作用：在設(shè)計(jì)考慮的時(shí)間內(nèi)不一定出現(xiàn)，但一旦出現(xiàn)，其量值很大且持續(xù)時(shí)間很短。它包括強(qiáng)烈地震、爆炸、龍卷風(fēng)、撞擊等。偶然作用的代表值由有關(guān)規(guī)范規(guī)定或參照有關(guān)資料和工程經(jīng)驗(yàn)綜合分析確定。第三十七頁(yè)，共61頁(yè)。擋土墻作用荷載第三十八頁(yè)，共61頁(yè)。作用于擋土墻上的永久作用擋土墻自重；由于填土作用于墻背的主動(dòng)土壓力；由于墻前土體作用于墻面的被動(dòng)土壓力;填土中的地下水壓力或常水位時(shí)的靜水壓力與浮力；基底的摩擦力；墻頂上的有效荷載W0。第三十九頁(yè)，共61頁(yè)。作用于擋土墻上的可變作用設(shè)計(jì)水位的靜水壓力和浮力；車輛荷載引起的土壓力；溫度荷載作用于擋土墻上的偶然作用地震荷載；施工及臨時(shí)荷載、如起吊機(jī)、人群、堆載等撞擊力主要可變荷載附加可變荷載第四十頁(yè)，共61頁(yè)。荷載組合主要組合：永久荷載與可能發(fā)生的主要可變荷載組合；附加組合：永久荷載與主要可變荷載和附加可變荷載組合；偶然組合：永久荷載、主要(附加)可變荷載與一種偶然荷載組合。

一般情況下，不同組合情況下，設(shè)計(jì)安全系數(shù)的取值是不一樣的。且主要組合、附加組合、偶然組合的穩(wěn)定性系數(shù)依次減小。第四十一頁(yè)，共61頁(yè)。2.6.4分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)

定值法的安全度用“安全系數(shù)”表示，抗力、作用、目標(biāo)安全系數(shù)、安全系數(shù)都是經(jīng)驗(yàn)的；概率法的安全度一般用可靠指標(biāo)表示，建立在概率分析的基礎(chǔ)上，但是，要求每個(gè)工程都進(jìn)行可靠度分析是不現(xiàn)實(shí)的．目前，結(jié)構(gòu)工程的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)采用分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)式，對(duì)于巖土工程，國(guó)外亦巳用分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)，中國(guó)尚在研究探索中。分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)式可以建立在概率分析的基礎(chǔ)上，也可以建立在經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上(定值法)。無(wú)論概率法或定值法，為了和以往的設(shè)計(jì)方法(設(shè)計(jì)規(guī)范)相銜接，都要對(duì)新舊方法進(jìn)行校核，使二者接近。第四十二頁(yè)，共61頁(yè)。

巖土工程極限狀態(tài)設(shè)計(jì)可用下式表達(dá)式：式中：S（·）——作用效應(yīng)函數(shù)；

R（·）——抗力函數(shù)；

γn——工程重要性系數(shù)；

γsd，γRd——反映作用效應(yīng)函數(shù)和抗力函數(shù)計(jì)算模式不定性的系數(shù)

ak——幾何參數(shù)；

γQ——作用效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)；

Qk，fk——作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值及巖土參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值；

γA，γR——巖土參數(shù)的作用效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)及抗力分項(xiàng)系數(shù)；

——作用效應(yīng)組合系數(shù)；

c——限值。第四十三頁(yè)，共61頁(yè)。2.7實(shí)體試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與反分析2.7.1實(shí)體試驗(yàn)

直接地或間接地以工程實(shí)體試驗(yàn)或工程原型監(jiān)測(cè)為設(shè)計(jì)依據(jù)，是巖土工程設(shè)計(jì)的一條重要準(zhǔn)則。單純依靠理論計(jì)算的設(shè)計(jì)，通常認(rèn)為是不可靠的。既無(wú)現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)又無(wú)實(shí)體試驗(yàn)的工程，總帶有一定的實(shí)驗(yàn)性質(zhì)，這是因?yàn)椋簬r土工程的影響因素復(fù)雜，數(shù)學(xué)公式或數(shù)學(xué)模型無(wú)不經(jīng)過(guò)較大的簡(jiǎn)化；地質(zhì)條件難以完全摸清，巖土參數(shù)不易量測(cè)，測(cè)試條件和工程原型間差別往往很大；模型試驗(yàn)雖是一種重要實(shí)驗(yàn)手段，但由于模型材料和尺寸效應(yīng)問(wèn)題，一般不宜直接作為設(shè)計(jì)依據(jù)。

第四十四頁(yè)，共61頁(yè)。

巖土工程設(shè)計(jì)以實(shí)體試驗(yàn)和原型監(jiān)測(cè)為依據(jù)，有以下三種方法：

1．建立經(jīng)驗(yàn)公式或用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)修正理論公式

a．根據(jù)樁的靜載荷試驗(yàn)，與土性資料分析對(duì)比，確定樁的端承力和摩阻力；

b．根據(jù)土的靜載荷試驗(yàn)，與土性測(cè)試數(shù)據(jù)分析對(duì)比，確定地基承載力(靜載荷試驗(yàn)雖非實(shí)體試驗(yàn)，但較接近工程原型，且偏安全)；

c．根據(jù)建筑物沉降觀測(cè)進(jìn)行反分析，與室內(nèi)壓縮試驗(yàn)對(duì)比，修正沉降計(jì)算公式。第四十五頁(yè)，共61頁(yè)。

2．現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)體試驗(yàn)

a．足尺基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)靜力載荷試驗(yàn)；

b．樁和墩的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體試驗(yàn)；

c．現(xiàn)場(chǎng)堆載試驗(yàn)；

d．現(xiàn)場(chǎng)試開(kāi)挖；

e．抽水試驗(yàn)及其它現(xiàn)場(chǎng)疏干排水試驗(yàn)；

f．各種地基處理的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；

g．錨桿(索)抗拔試驗(yàn)。第四十六頁(yè)，共61頁(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)堆載試驗(yàn)第四十七頁(yè)，共61頁(yè)。錨桿抗拔試驗(yàn)第四十八頁(yè)，共61頁(yè)。

3．通過(guò)工程原型監(jiān)測(cè)逐步調(diào)整設(shè)計(jì)

a．軟土地基上的堤壩、油罐等工程，在加載過(guò)程中監(jiān)測(cè)地基土的位移與孔隙水壓力，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整加荷速率；

b．在高邊坡或大型露天礦開(kāi)挖過(guò)程中，監(jiān)測(cè)巖土應(yīng)力與位移，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整施工程序；

c．在高層建筑與裙房之間設(shè)置后澆縫，根據(jù)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)確定澆筑時(shí)間。

d．在深基開(kāi)挖與地下開(kāi)挖過(guò)程中，監(jiān)測(cè)巖土和結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形及地下水情況，以便必要時(shí)采取補(bǔ)強(qiáng)或其它應(yīng)急措施。第四十九頁(yè)，共61頁(yè)。PK0+512斷面水平收斂及拱頂下沉位移—時(shí)間曲線圖鷓鴣山隧道監(jiān)測(cè)實(shí)例第五十頁(yè)，共61頁(yè)。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)由于設(shè)計(jì)參數(shù)和計(jì)算方法的不精確性，實(shí)際上施工前大多數(shù)巖土工程設(shè)計(jì)都是一種預(yù)設(shè)計(jì)。施工過(guò)程中，必須加強(qiáng)施工地質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)（監(jiān)測(cè)）工作，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化。原型觀測(cè)對(duì)于檢驗(yàn)巖土工程設(shè)計(jì)的合理性和監(jiān)測(cè)施工的質(zhì)量和安全，有特殊重要的意義。第五十一頁(yè)，共61頁(yè)。

（1）地形原因：由于勘察結(jié)果與實(shí)地地形有較大偏差，使得施工圖設(shè)計(jì)措施無(wú)法于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，必須進(jìn)行調(diào)整。

如GK7＋709～＋999段，原設(shè)計(jì)路基邊坡采用土釘墻、錨索及錨噴支護(hù)等措施,但由于原K線樁號(hào)K9+010至K9+085段路基左半幅懸空,提出“右移路基、加固邊坡”的修改設(shè)計(jì)方案。GK7＋709～＋999段正在按照動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)施動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)案例第五十二頁(yè)，共61頁(yè)。

（2）施工原因：由于施工單位沒(méi)按設(shè)計(jì)工序施工，使得邊坡產(chǎn)生滑塌，而不能再按原設(shè)計(jì)施工，必須進(jìn)行調(diào)整。如K6+100-K6+160段邊坡，施工圖原設(shè)計(jì)采用錨索樁板墻加固邊坡。根據(jù)邊坡施工、開(kāi)挖和滑塌的情況，采用下部設(shè)擋墻支擋、中上部用錨桿框架加固的措施對(duì)該段邊坡進(jìn)行處理。

K6+160-K6+100段路塹邊坡整治完工后第五十三頁(yè)，共61頁(yè)。（3）地質(zhì)原因：邊坡開(kāi)挖后，工程地質(zhì)條件比勘察結(jié)果更為復(fù)雜，邊坡穩(wěn)定性差，原設(shè)計(jì)措施不能滿足現(xiàn)有邊坡穩(wěn)定的要求。重新在下部施作抗滑樁（部分利用原樁），樁間設(shè)置擋墻支擋；樁頂以上邊坡自下而上分別按1:1-1:1.25刷坡，采用截水錨桿框架梁進(jìn)行加固。K9+477～＋562段邊坡處治完工后情況

第五十四頁(yè)，共61頁(yè)。（4）地質(zhì)原因：邊坡開(kāi)挖后，地質(zhì)條件較勘察結(jié)果好，邊坡較為穩(wěn)定，為節(jié)約成本，不必按原設(shè)計(jì)措施