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1、l岩土工程岩土工程评价与价与设计方法方法讲座座第一部分岩土工程第一部分岩土工程评价方法价方法同济大学同济大学 高大钊高大钊 20102010年年1212月月 引引言言l2010年年6月，月，岩土工程勘察与设计岩土工程勘察与设计岩岩土工程疑难问题答疑笔记整理之二土工程疑难问题答疑笔记整理之二脱稿交付人民脱稿交付人民交通出版社出版。这本书与交通出版社出版。这本书与土力学与土力学与岩土工程师岩土工程师岩土工程疑难问题答疑笔记整理之岩土工程疑难问题答疑笔记整理之一一是姐妹篇，共同记叙了六年来，我国是姐妹篇，共同记叙了六年来，我国岩土工程界网友在中国工程勘察信息网岩土工程界网友在中国工程勘察信息网上，切
2、磋、讨论技术问题的主要历程和上，切磋、讨论技术问题的主要历程和内容，共约内容，共约100万字篇幅。万字篇幅。l概括起来，这两本书里，网友提出了四概括起来，这两本书里，网友提出了四个类型的问题：现行体制与岩土工程体个类型的问题：现行体制与岩土工程体制、岩土工程师需要的土力学素养、岩制、岩土工程师需要的土力学素养、岩土工程勘察、岩土工程设计。土工程勘察、岩土工程设计。l其中，岩土工程勘察包括钻探、原位测其中，岩土工程勘察包括钻探、原位测试、土工试验等勘探的实务工作和资料试、土工试验等勘探的实务工作和资料分析、综合评价工作两个部分。分析、综合评价工作两个部分。l在前几年，一些兄弟单位、地方协会和培训
3、在前几年，一些兄弟单位、地方协会和培训机构组织的讲座中，我比较多地讲了前面的机构组织的讲座中，我比较多地讲了前面的三个问题，即体制问题、岩土工程师的土力三个问题，即体制问题、岩土工程师的土力学素养和岩土工程勘察的实务工作。学素养和岩土工程勘察的实务工作。l第二本书出版以后，一些朋友希望我讲一讲第二本书出版以后，一些朋友希望我讲一讲这本书中关于勘察工作中的岩土工程评价和这本书中关于勘察工作中的岩土工程评价和岩土工程设计的问题。由于内容比较多，将岩土工程设计的问题。由于内容比较多，将分为两个部分，第一部分为岩土工程评价方分为两个部分，第一部分为岩土工程评价方法，第二部分为岩土工程设计方法。法，第二
4、部分为岩土工程设计方法。第一部分第一部分岩土工程评价方法岩土工程评价方法l一一.岩土工程评价与岩土工程设计的岩土工程评价与岩土工程设计的基本要求基本要求l二二.岩土工程设计参数的统计分析与岩土工程设计参数的统计分析与评价方法评价方法l三三.地下水位评价与地下室抗浮验算地下水位评价与地下室抗浮验算方法方法l四四.抗剪强度指标的评价与大面积堆抗剪强度指标的评价与大面积堆载的稳定性验算载的稳定性验算l五五.勘察报告中的岩土工程评价勘察报告中的岩土工程评价l六六.岩土工程设计荷载取值与安全度岩土工程设计荷载取值与安全度控制方法控制方法l七七.基础方案建议与地基基础设计的基础方案建议与地基基础设计的基础
5、选型基础选型第二部分第二部分岩土工程设计方法岩土工程设计方法l一一.浅基础设计的地基承载力问题浅基础设计的地基承载力问题l二二.地基基础设计的变形控制方法地基基础设计的变形控制方法l三三.单桩、群桩的承载力与桩基础设计单桩、群桩的承载力与桩基础设计l四四.地基处理的方案选择与设计控制地基处理的方案选择与设计控制l五五.边坡稳定性分析与土压力计算边坡稳定性分析与土压力计算l六六.基坑工程方案设计与事故分析基坑工程方案设计与事故分析l七七.地基基础抗震评价与抗震设计地基基础抗震评价与抗震设计一一.岩土工程评价与岩土工程设计岩土工程评价与岩土工程设计的基本要求的基本要求l岩土工程勘察规范岩土工程勘察
6、规范对勘察报告的内容提对勘察报告的内容提出了如下的规定：出了如下的规定：l1.1.勘察目的、任务要求和依据的技术标勘察目的、任务要求和依据的技术标准；准；l2.2.拟建工程概况；拟建工程概况；l3.3.勘察方法和勘察工作布置；勘察方法和勘察工作布置；l4.4.场地地形、地貌、地质构造、岩土性场地地形、地貌、地质构造、岩土性质及其均匀性；质及其均匀性；l5.5.各项岩土性质指标，岩土强度参数、各项岩土性质指标，岩土强度参数、变形参数、地基承载力的建议值；变形参数、地基承载力的建议值；l6.6.地下水埋藏情况、类型、水位及其地下水埋藏情况、类型、水位及其变化；变化；l7.7.土和水对建筑材料的腐蚀
7、性；土和水对建筑材料的腐蚀性；l8.8.可能影响工程稳定性的不良地质作可能影响工程稳定性的不良地质作用的描述和对工程危害程度的评价；用的描述和对工程危害程度的评价；l9.9.场地稳定性和适宜性的评价。场地稳定性和适宜性的评价。l上述上述9项要求中，第项要求中，第4第第9项的要求都是项的要求都是分析、评价。评价构成了岩土工程勘察分析、评价。评价构成了岩土工程勘察报告的基本内容和结论。报告的基本内容和结论。l但什么是分析、评价？但什么是分析、评价？l分析、评价的目的是什么？分析、评价的目的是什么？l怎样做分析、评价？怎样做分析、评价？l评价与设计有什么区别？评价与设计有什么区别？l这些都是我们需要
8、弄清楚的问题。这些都是我们需要弄清楚的问题。l在现实的勘察工作中，至少在我的论坛在现实的勘察工作中，至少在我的论坛上所反映出来的问题中，显示了部分业上所反映出来的问题中，显示了部分业内人士在不同程度上存在着一些值得重内人士在不同程度上存在着一些值得重视的问题：视的问题：l1.对参数统计评价的基本前提不是很清对参数统计评价的基本前提不是很清楚，例如：力学层与地质体之间是什么楚，例如：力学层与地质体之间是什么样的关系？对力学层为什么要作均质体样的关系？对力学层为什么要作均质体的假定？什么是异常数据？异常数据如的假定？什么是异常数据？异常数据如何剔除？如何使用经验关系？何剔除？如何使用经验关系？l2
9、.对岩土工程评价与岩土工程设计的区对岩土工程评价与岩土工程设计的区别不是很清楚，例如：评价与设计的前别不是很清楚，例如：评价与设计的前提条件有什么区别？评价的前提是对地提条件有什么区别？评价的前提是对地质条件的探明，而设计的前提是明确工质条件的探明，而设计的前提是明确工程条件；评价为设计提供对地质条件的程条件；评价为设计提供对地质条件的理性认识；评价时进行一些计算的目的理性认识；评价时进行一些计算的目的是什么？什么是适度量化和有条件的量是什么？什么是适度量化和有条件的量化化?评价的结论与设计的结果有什么不评价的结论与设计的结果有什么不同？评价是对现有地质条件的分析和预同？评价是对现有地质条件的
10、分析和预测；设计是对拟建工程的谋划与安排。测；设计是对拟建工程的谋划与安排。l3.岩土工程勘察的审图应该把握什么问岩土工程勘察的审图应该把握什么问题，是否存在过度的定量计算的要求？题，是否存在过度的定量计算的要求？评价的深度如何掌握？如何正确地理解评价的深度如何掌握？如何正确地理解岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范对岩土工程评价对岩土工程评价的要求？在勘察阶段能否以设计规范作的要求？在勘察阶段能否以设计规范作为审图的依据？评价的依据是勘察规范，为审图的依据？评价的依据是勘察规范，而设计的依据是设计规范，两者不能混而设计的依据是设计规范，两者不能混淆。淆。二二.岩土工程设计参数的岩土工程设计参数的
11、统计分析与评价方法统计分析与评价方法l 岩岩土土工工程程参参数数统统计计分分析析与与取取值值是是岩岩土土工工程程勘勘察察内内业业工工作作的的重重要要组组成成部部分分，是是对对原原位位测测试试和和室室内内试试验验的的数数据据进进行行处处理理、加加工工，从从中中提提出出代代表表性性的的设设计计、施施工工参参数数，作作为为岩岩土土工工程程勘勘察察分分析析评评价价的的重重要要依据。依据。基本观点基本观点l由由于于岩岩土土体体是是自自然然形形成成的的，其其成成分分、结结构构和和构构造造都都是是随随机机的的和和不不确确定定的的，勘勘察察时时的的钻钻孔孔或或原原位位测测试试所所取取得得的的土土样样或或数数据
12、据都都有有相相当当大大的的偶偶然然性性，采采样样必必然然带带有有随随机机性性。因因此此，岩岩土土工工程程参参数数的的分分析析方方法法必必须须建建立立在在随随机机数数学学的的基基础础上上，采采用用统统计计的的方方法法获获得得具具有有代代表表性性的的参参数数，对对于于所所得得到到的的岩岩土土工工程程参参数数也也只只能能从从统统计计的概念上去理解，才能正确地使用。的概念上去理解，才能正确地使用。参数分析的内容参数分析的内容l岩岩土土工工程程参参数数分分析析的的内内容容包包括括对对原原始始数数据据的的误误差差分分析析和和有有效效数数字字的的取取舍舍，数数据据统统计计特特征征的的分分析析，平平均均值值和
13、和标标准准值值的的计计算算，参参数数间间经经验验公公式式的的建建立立及及其其图图表表表表示方法。示方法。6.16.1如何理解参数的统计修正系数如何理解参数的统计修正系数l6.1.A统计修正系数修正系数计算算时，公式括号中的正，公式括号中的正负号如何号如何选择？不利？不利组合具体情况下怎么考合具体情况下怎么考虑？除了抗剪？除了抗剪强度取度取负值外，外，还有那些指有那些指标通常通常取取负值？或那些指？或那些指标可以取可以取负值。另外，。另外，统计修正系数一般情况下在修正系数一般情况下在0.751之之间，如果，如果计算出来是算出来是负数或大于数或大于1，是不是，是不是计算算结果就不果就不能用了呢？能
14、用了呢？6.1.B对于岩土参数的于岩土参数的统计规范有范有规定，定，对于于原位原位测试该怎么怎么统计呢，呢，是按照是按照规范的公式，范的公式，还是按平均是按平均值1.645 ？l统统计计修修正正系系数数是是对对土土性性指指标标的的平平均均值值因因变变异异性性而而进进行行的的修修正正，平平均均值值乘乘以以修修正正系系数数以以后后称称为为标标准准值值，标标准准值值是是具具有有概概率意义的代表性数值或者称为取用值。率意义的代表性数值或者称为取用值。l岩土参数的岩土参数的标准值标准值是岩土工程设计的基是岩土工程设计的基本代表值，是岩土参数的可靠性估值。本代表值，是岩土参数的可靠性估值。对岩土设计参数的
15、估计，实质上对岩土设计参数的估计，实质上是对总是对总体平均值作置信区间估计体平均值作置信区间估计。在勘察工作。在勘察工作中取土试样或者作原位测试测定岩土的中取土试样或者作原位测试测定岩土的性状和行为，其目的是希望了解岩土体性状和行为，其目的是希望了解岩土体的总体的性状和行为，取土试验或作测的总体的性状和行为，取土试验或作测试工作是一种抽样的手段，而非目的。试工作是一种抽样的手段，而非目的。抽样所得的子样，包括抽样所得的子样，包括试验的结果和原试验的结果和原位测试的结果都是抽样得到的子样，这位测试的结果都是抽样得到的子样，这些子样并非我们的终极目标。些子样并非我们的终极目标。l例如，我们取土作三
16、轴试验，求得的强例如，我们取土作三轴试验，求得的强度指标仅是所取的土样的性状，这些指度指标仅是所取的土样的性状，这些指标在多大程度上反映了整个土层的实际标在多大程度上反映了整个土层的实际性状呢？我们感兴趣的不是几筒土样，性状呢？我们感兴趣的不是几筒土样，而是整个土层，需要了解的是整个土层而是整个土层，需要了解的是整个土层强度的平均趋势，亦就是需要了解强度强度的平均趋势，亦就是需要了解强度指标的总体。指标的总体。l如如何何从从子子样样的的数数据据中中得得出出关关于于总总体体的的结结论论呢呢？这这种种方方法法在在统统计计学学中中称称为为统统计计推推断断，就就是是从从有有限限的的样样品品的的结结果果
17、出出发发来来估估计计总总体体的的特特征征，从从特特殊殊的的抽抽样样数数据据来来推推断一般的总体特征的方法断一般的总体特征的方法。l在在采采用用统统计计学学区区间间估估计计理理论论基基础础上上，可可以以得得到到的的关关于于参参数数总总体体平平均均值值置置信信区区间间的单侧置信界限值的单侧置信界限值：22l子样的变异系数由子样的标准差求得：子样的变异系数由子样的标准差求得：l空间均值的变异系数为空间均值的标准空间均值的变异系数为空间均值的标准差与空间均值之比：差与空间均值之比： l标标准准差差折折减减系系数数可可用用随随机机场场理理论论方方法法求求得，其表达式为：得，其表达式为：l e e相关距离
18、相关距离lh h计算空间的范围计算空间的范围 l考虑到随机场理论方法尚未完全实现实考虑到随机场理论方法尚未完全实现实用化，在实际工程应用时，可以采用下用化，在实际工程应用时，可以采用下面的近似公式计算标准差的折减系数：面的近似公式计算标准差的折减系数：l得到近似的实用公式：得到近似的实用公式：l式中式中t 为统计学中的学生氏函数的界限值为统计学中的学生氏函数的界限值,一般取置信概率一般取置信概率 为为5%5%。学生氏函数。学生氏函数t t 与与样本容量样本容量n n的关系见表的关系见表 l为了便于应用，也为了避免工程上误用为了便于应用，也为了避免工程上误用统计学上的过小样本容量（如统计学上的过
19、小样本容量（如n=2、3、4等），在规范中不宜出现学生氏函数的等），在规范中不宜出现学生氏函数的界限值。因此，在界限值。因此，在1980年代编制年代编制建筑建筑地基基础设计规范地基基础设计规范和和岩土工程勘察岩土工程勘察规范规范时，通过数据拟合方法求得了下时，通过数据拟合方法求得了下面的近似公式：面的近似公式：l需要需要结合岩土工程实际问题讨论统计学结合岩土工程实际问题讨论统计学的区间估计理论和置信界限的物理意义的区间估计理论和置信界限的物理意义。l岩土工程设计参数的代表性取值为什么岩土工程设计参数的代表性取值为什么要取区间估计理论的置信界限呢？岩土要取区间估计理论的置信界限呢？岩土工程师是在
20、有限信息的条件下，或者说工程师是在有限信息的条件下，或者说在信息很不完备的情况下要对岩土体的在信息很不完备的情况下要对岩土体的性状作出估计，包括对地质条件的估计、性状作出估计，包括对地质条件的估计、对设计参数的估计、对工程问题的估计。对设计参数的估计、对工程问题的估计。l这里用的是这里用的是“估计估计”的词汇，而不是的词汇，而不是“确定确定”或或“计算计算”之类的词。为什么？之类的词。为什么？ l这是因为，根据有限的信息作出的判断这是因为，根据有限的信息作出的判断或评估，带有很大的不确定性，充其量或评估，带有很大的不确定性，充其量仅仅是对客观存在的物理量或状态的一仅仅是对客观存在的物理量或状态
21、的一种估计或者讲是概率估计，而不是确定种估计或者讲是概率估计，而不是确定性的计算结果。性的计算结果。l概率估计的结果往往给出一个区间，说概率估计的结果往往给出一个区间，说明你要估计的客观存在的物理量最有可明你要估计的客观存在的物理量最有可能在这个区间以内。比方说，你要根据能在这个区间以内。比方说，你要根据试验结果的数据对内摩擦角作出估计，试验结果的数据对内摩擦角作出估计，估计客观存在的内摩擦角最大可能存在估计客观存在的内摩擦角最大可能存在于于7 7 1111 之间之间。l那那么么能能否否说说你你有有充充分分的的把把握握认认为为内内摩摩擦擦角角的的客客观观存存在在肯肯定定就就在在这这个个区区间间
22、范范围围以以内内，其其实实也也并并没没有有100的的把把握握，你你还还得得回回答答有有多多大大百百分分比比的的把把握握，这这个个百百分分比比与与上上面面所所说说的的“置置信信概概率率”互互补补，如如果果置置信信概概率率是是5，就就说说明明你你有有95的的把把握握估估计计是是在在这这个个区区间间范范围围以以内内，还还有有5的的可可能能性性会会大大于于这这个个区区间间的的上上限限或或小小于于这这个个区区间间的的下下限限。这这种估计称为种估计称为双侧置信区间界限双侧置信区间界限的估计。的估计。l在工程上，一般并不需要估计双侧置信区在工程上，一般并不需要估计双侧置信区间界限，只要控制最危险的单侧界限就
23、足间界限，只要控制最危险的单侧界限就足够安全了。例如，我们估计内摩擦角的置够安全了。例如，我们估计内摩擦角的置信区间，低于下限界限是危险的，必须加信区间，低于下限界限是危险的，必须加以控制，而对上限并没有必要加以控制，以控制，而对上限并没有必要加以控制，因为实际可能的内摩擦角越大就越安全。因为实际可能的内摩擦角越大就越安全。所以我们只要控制不低于置信下限就可以所以我们只要控制不低于置信下限就可以了，即控制小于了，即控制小于7 的可能性低于一个小概的可能性低于一个小概率就可以了。这种区间估计称为单侧区间率就可以了。这种区间估计称为单侧区间估计，用于取用相应于估计，用于取用相应于单侧置信界限单侧置
24、信界限的指的指标取值。标取值。l什什么么情情况况取取上上限限？什什么么情情况况取取下下限限？主主要要取取决决于于指指标标的的性性质质，根根据据参参数数的的性性质质，从从不不利利方方面面来来选选择择正正负负号号。修修正正系系数数一一般般不不可可能能出出现现负负数数，如如果果出出现现负负值值，那那说说明明相相对对来来说说，变变异异系系数数太太大大了了，计计算算的的结结果果不不合合理理。用用正正号的修正系数就肯定大于号的修正系数就肯定大于1.01.0，是正常的。，是正常的。l下面进一步讨论如何正确运用统计学的区间下面进一步讨论如何正确运用统计学的区间估计理论，区别两种置信界限的概念及其对估计理论，区
25、别两种置信界限的概念及其对工程应用的意义。为什么提出这个工程应用的意义。为什么提出这个“两种置两种置信界限的概念信界限的概念”的问题来讨论呢？因为这个的问题来讨论呢？因为这个问题有普遍的意义。问题有普遍的意义。l在国家标准在国家标准建筑结构设计统一标准建筑结构设计统一标准（GBJ50068-2001GBJ50068-2001）的附件中规定，材料的）的附件中规定，材料的性能标准值按下式计算：性能标准值按下式计算：l这里的这里的 f f是子样标准差，是子样标准差，1.6451.645是样本容量是样本容量为无穷大时的学生氏函数。为无穷大时的学生氏函数。l有有个个规规范范曾曾经经将将这这个个公公式式引
26、引用用到到岩岩土土工工程程中中，用用以以计计算算标标准准贯贯入入锤锤击击数数N N的的标标准准值值，但却发现不能用。这是怎么一回事？但却发现不能用。这是怎么一回事？l但在工程实际应用中，人们发现当标准贯但在工程实际应用中，人们发现当标准贯入锤击数的子样标准差比较大的时候，用入锤击数的子样标准差比较大的时候，用这个公式求得的标准值比最小值还要小。这个公式求得的标准值比最小值还要小。例如，下表所列的是对某土层测定的标准例如，下表所列的是对某土层测定的标准贯入锤击数的数值，求得平均值为贯入锤击数的数值，求得平均值为20，标，标准差为准差为3.8，按这个公式计算得到的标准值，按这个公式计算得到的标准值
27、仅为仅为13.7，已经非常接近于最小值，人们，已经非常接近于最小值，人们无法接受这样的统计结果，显然采用这样无法接受这样的统计结果，显然采用这样小的标准值是不恰当的。小的标准值是不恰当的。表列的是对某土层测定的标准贯入锤击数的表列的是对某土层测定的标准贯入锤击数的数值，求得平均值为数值，求得平均值为20，标准差为，标准差为3.8，按前，按前面公式计算得到的标准值仅为面公式计算得到的标准值仅为13.7，已经非，已经非常接近于最小值；而用后面公式计算的结果常接近于最小值；而用后面公式计算的结果为为18.6。l为为什什么么将将统统一一标标准准中中关关于于材材料料性性能能指指标标标标准准值值的的计计算
28、算公公式式直直接接用用到到岩岩土土工工程的指标估计时会产生这样的问题呢？程的指标估计时会产生这样的问题呢？ 这这涉涉及及统统计计数数学学的的实实际际应应用用问问题题，工工程程材材料料性性能能指指标标的的标标准准值值的的取取用用建建立立在在统统计计数数学学中中关关于于区区间间估估计计理理论论的的基基础础上上。工工程程应应用用中中，一一般般取取用用单单侧侧置置信信界界限限作作为为设设计计参参数数的的标标准准值值，对对材材料料的的强强度度用用置置信信下下限限值值。但但区区间间估估计计理理论论有有两两类类，一一类类是是估估计计单单个个测测定定值值，另另一一类类是是估估计计总体平均值总体平均值。l估估计
29、计单单个个测测定定值值的的置置信信下下限限值值的的物物理理意意义义可可以以这这样样来来理理解解，在在大大量量的的重重复复抽抽样样试试验验中中，出出现现低低于于试试验验值值的的概概率率将将小小于于置置信信概概率率（例例如如，取取置置信信概概率率 =5%=5%），对对上上部部结结构构材材料料性性能能所所采采用用的的公公式式正正是是这这种种估估计计单单个测定值的统计公式。个测定值的统计公式。l对对于于标标准准贯贯入入试试验验，对对同同一一个个土土层层，每每次次测测定定的的击击数数小小于于13.713.7的的概概率率估估计计小小于于5 5。但对岩土工程是没有工程意义的。但对岩土工程是没有工程意义的。l
30、影响岩土工程性状的性能是岩土体总体影响岩土工程性状的性能是岩土体总体的平均性能，个别点的性能并不影响全的平均性能，个别点的性能并不影响全局，因此应采用依据估计总体平均值的局，因此应采用依据估计总体平均值的统计概念建立的统计方法。统计概念建立的统计方法。l采用估计总体平均值的置信下限作为标采用估计总体平均值的置信下限作为标准值，意味着总体平均值可能低于置信准值，意味着总体平均值可能低于置信下限值的概率只是一个小概率下限值的概率只是一个小概率,即置信概即置信概率，而总体平均值大于置信下限的概率率，而总体平均值大于置信下限的概率则是一个充分大的概率（则是一个充分大的概率（1- ）。）。l对于岩土体的
31、强度和变形问题，对工程对于岩土体的强度和变形问题，对工程有意义的并不是单个测定值，勘察的目有意义的并不是单个测定值，勘察的目的是要根据有限的抽样测定来估计岩土的是要根据有限的抽样测定来估计岩土体测定指标总体的平均值，用以估计岩体测定指标总体的平均值，用以估计岩土体的稳定和变形性状。土体的稳定和变形性状。l就以表中的标准贯入锤击数数据为例，就以表中的标准贯入锤击数数据为例，我们关心的是土层的标准贯入锤击数的我们关心的是土层的标准贯入锤击数的总体平均值以及根据这个标准值用经验总体平均值以及根据这个标准值用经验公式求得的设计参数，用以代表整个土公式求得的设计参数，用以代表整个土层的工程特征。层的工程
32、特征。 l用前面公式求得的用前面公式求得的13.7是什么意义呢？这表是什么意义呢？这表示，预计对这个土层进行标准贯入试验数据示，预计对这个土层进行标准贯入试验数据的序列分布可能是大于的序列分布可能是大于13.7的数据出现的概的数据出现的概率将大于率将大于95，小于，小于13.7的测定值出现概率的测定值出现概率不会超过不会超过5%。但对于岩土工程问题来说，。但对于岩土工程问题来说，这样的推断并没有太大的实际意义。用后面这样的推断并没有太大的实际意义。用后面公式计算得到的标准值为公式计算得到的标准值为18.618.6，这个标准值，这个标准值表示预计这个土层的标准贯入击数标准值的表示预计这个土层的标
33、准贯入击数标准值的总体平均值大于总体平均值大于18.618.6的概率将大于的概率将大于9595，小，小于于18.618.6的概率不会超过的概率不会超过5 5。岩土工程大多。岩土工程大多数参数应采用这种统计方法估计标准值。数参数应采用这种统计方法估计标准值。l为为什什么么上上部部结结构构材材料料性性能能的的标标准准值值可可以以用用公公式式（6-126-12）计计算算呢呢？这这可可能能是是上上部部结结构构构构件件设设计计中中，截截面面尺尺寸寸与与试试样样尺尺寸寸之之比比并并不不太太大大，用用估估计计单单个个测测定定值值的的置置信信下下限限作作为为标标准准值值不不致致引引起起太太大大的的误误差差的缘
34、故。的缘故。l鉴鉴于于上上述述分分析析，在在岩岩土土工工程程中中，采采用用了了如如公公式式(6-1)(6-1)所所示示的的估估计计总总体体平平均均值值的的置置信信界界限限作作为为标标准准值值的的计计算算公公式式，亦亦即即岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范给出的公式。给出的公式。6.2 6.2 用什么方法统计经验公式？用什么方法统计经验公式？l经常常看看到到很很有有用用的的一一些些经验公公式式，对我我们工工作作很很有有帮帮助助，但但不不知知用用什什么么方方法法得得到到这些些经验公式的。公式的。l经验公式用于描述岩土参数之间的定量关系。经验公式用于描述岩土参数之间的定量关系。l由于岩土工程中参数测定
35、方法的多元化，对由于岩土工程中参数测定方法的多元化，对同一岩土体通常可以采用各种不同方法进行同一岩土体通常可以采用各种不同方法进行测试，为经验公式的统计提供了大量原始数测试，为经验公式的统计提供了大量原始数据。据。l又由于岩土工程中参数测定的不确定性比较又由于岩土工程中参数测定的不确定性比较大，也需要通过不同的方法进行印证与检验。大，也需要通过不同的方法进行印证与检验。l有时由于某些试验的条件比较困难或者费用有时由于某些试验的条件比较困难或者费用比较昂贵，希望用比较方便、简单的测试结比较昂贵，希望用比较方便、简单的测试结果，通过经验公式得到需要的参数。果，通过经验公式得到需要的参数。统计经验公
36、式所依据的数据统计经验公式所依据的数据是对比试验的资料是对比试验的资料 l为什么要强调这个问题？为什么要强调这个问题？l是因为出现了对计算结果统计经验公式是因为出现了对计算结果统计经验公式的案例。的案例。l这涉及统计方法应用的一个最基本的概这涉及统计方法应用的一个最基本的概念和原则问题。念和原则问题。l必须明确这个原则，不能允许出现假的必须明确这个原则，不能允许出现假的经验公式。经验公式。l例如，基于对比试验资料统计地基承载例如，基于对比试验资料统计地基承载力和原位测试数据之间经验公式，对比力和原位测试数据之间经验公式，对比试验是指对同一个场地，既做载荷试验，试验是指对同一个场地，既做载荷试验
37、，又做原位测试。当然原位测试的土层、又做原位测试。当然原位测试的土层、测定的标高和位置都与载荷试验点是匹测定的标高和位置都与载荷试验点是匹配的，这样得到的数据组是一一对应的，配的，这样得到的数据组是一一对应的，积累了许多试验之后，就能得到地基承积累了许多试验之后，就能得到地基承载力与静力触探比贯入阻力或标准贯入载力与静力触探比贯入阻力或标准贯入击数之间的数据系列。击数之间的数据系列。 将这样的对比试验数据画成散点图，可将这样的对比试验数据画成散点图，可以根据散点群的趋势以分析地基承载力以根据散点群的趋势以分析地基承载力与原位测试指标之间存在什么样的相关与原位测试指标之间存在什么样的相关关系。关
38、系。l对对于于自自变变量量与与因因变变量量一一一一对对应应的的数数据据，可可采采用用解解析析法法建建立立经经验验公公式式；但但对对于于离离散散性性的的数数据据，则则只只能能采采用用统统计计的的方方法法求求解经验公式中的回归系数。解经验公式中的回归系数。Ko1sinl岩土参数之间的关系可能是线性的，也岩土参数之间的关系可能是线性的，也可能是非线性的，这需要通过分析来选可能是非线性的，这需要通过分析来选用线型。用线型。l最简单的方法是将试验数据画在直角坐最简单的方法是将试验数据画在直角坐标图上，用图解法分析变量之间呈什么标图上，用图解法分析变量之间呈什么样的关系，对有些参数之间的经验关系样的关系，
39、对有些参数之间的经验关系可以根据专业知识判定线型。可以根据专业知识判定线型。l岩岩土土工工程程中中常常用用的的经经验验公公式式在在直直角角坐坐标标图图上上有有如如图图所所示示的的三三种种类类型型：第第一一种种类类型型是是当当自自变变量量增增大大时时，因因变变量量逐逐渐渐减减小小；第第二二种种类类型型是是当当自自变变量量增增大大时时，因因变变量量随随之之增增大大，但但斜斜率率逐逐渐渐减减小小并并趋趋于于常常量量或或减减小小到到零零；第第三三种种类类型型是是当当自自变变量量增增大大时时，不不仅仅因因变变量量随随之之增增大大。而而且且斜斜率率也不会减小。也不会减小。33三种类型的非线性经验公式三种类
40、型的非线性经验公式lx yxyx yldy/dxdy/dxlb 0b00 b 1b1b 1将非线性化为线性关系将非线性化为线性关系l公公式式所所示示的的幂幂函函数数是是一一种种适适应应性性比比较较强强的的线线型型，能能广广泛泛地地适适用用于于描描述述上上述述三三种种类型的经验关系。类型的经验关系。l 对幂函数等式的两端取对数：对幂函数等式的两端取对数：lA、B两两个个系系数数可可以以用用统统计计的的方方法法求求得得，称为回归系数。称为回归系数。lYy,X1/x, A=a, B=blY1/y,X1/x, A=a, B=blYlogy，X=x，Aloga,B=b logelY=y,X=x2,A=a
41、,B=bl利利用用统统计计数数学学的的方方法法可可以以求求解解线线性性方方程程中中的的待待定定参参数数，在在岩岩土土工工程程的的参参数数分分析析中中，采采用用最最小小二二乘乘法法已已有有足足够够的的分分析析精精度。度。最小二乘法的概念最小二乘法的概念l假定代表这些散点的回归方程线已经画假定代表这些散点的回归方程线已经画出，我们取任意点出，我们取任意点M进行分析，进行分析，M点与点与回归线在纵向的坐标差为回归线在纵向的坐标差为YY，Y为实为实测值，测值，Y表示用自变量表示用自变量X代人回归方程求代人回归方程求得的数值，两者的差值（得的数值，两者的差值（YY）称为离）称为离差。除了在回归线上的散点
42、外，其他的差。除了在回归线上的散点外，其他的点都存在离差。不在回归线上的散点越点都存在离差。不在回归线上的散点越多，散点离回归线越远，则离差的总和多，散点离回归线越远，则离差的总和就越大。由于离差有正有负，离差的代就越大。由于离差有正有负，离差的代数和就有互相抵消的可能性，就反映不数和就有互相抵消的可能性，就反映不出误差的大小。出误差的大小。离差的平方和离差的平方和Q l对于一定的散点群，当直线的位置和走对于一定的散点群，当直线的位置和走向发生变化时，离差平方和随之而变化，向发生变化时，离差平方和随之而变化，在这样的变化中总能找到一个最小的在这样的变化中总能找到一个最小的Q值，值，则与之相应的
43、直线位置应该是最佳的。则与之相应的直线位置应该是最佳的。l因因此此，以以离离差差平平方方和和最最小小为为条条件件确确定定的的回回归归系系数数A A和和B B应应该该是是最最理理想想的的，也也就就是是我我们们要要求求的的结结果果，这这种种确确定定回回归归系系数数的的方法通常称为最小二乘法。方法通常称为最小二乘法。l根根据据求求极极值值的的原原理理，离离差差平平方方和和最最小小的的条件为：条件为：l得到用下式表示的回归系数得到用下式表示的回归系数A和和B：l回回归归系系数数既既然然是是在在离离差差平平方方和和最最小小的的条条件件下下求求得得的的，由由此此必必然然存存在在着着剩剩余余的的离离差差平平
44、方方和和。剩剩余余的的离离差差平平方方和和分分配配到到每每个个数数据据上上的的部部分分称称为为回回归归方方程程的的剩剩余余方方差差，剩剩余余方方差差的的平平方方根根称称为为回回归归方方程程的的剩余标准差。剩余标准差。l剩剩余余方方差差是是衡衡量量经经验验公公式式精精度度的的指指标标。而而衡衡量量两两个个指指标标之之间间关关系系密密切切程程度度的的指指标是相关系数标是相关系数r r。l如如果果散散点点都都在在一一条条直直线线上上，则则对对任任一一对对数据都满足，则数据都满足，则Q Q0 0；l如如果果散散点点满满天天飞飞，两两个个变变量量完完全全不不相相关关，回归不起作用，则剩余方差等于总方差回
45、归不起作用，则剩余方差等于总方差l基基于于对对上上述述两两种种极极端端情情况况的的分分析析，提提出出一一个个指指标标来来衡衡量量介介于于这这两两种种极极端端情情况况之之间相关程度的指标，称为相关系数。间相关程度的指标，称为相关系数。l对对于于完完全全相相关关的的情情况况，相相关关系系数数r1 1；对对于于完完全全不不相相关关的的情情况况，相相关关系系数数r0 0；对对于于介介于于中中间间状状态态的的情情况况，相相关关系系数数变化于区间变化于区间0 0 r 1 1。 对对于于非非线线性性的的经经验验公公式式，在在求求得得线线性性的的回回归归方方程程以以后后，还还需需要要进进行行系系数数变变换换，
46、将将线线性性方方程程变变换换回回原原来来的的非非线线性性方方程程，得到非线性的经验公式。得到非线性的经验公式。l得得到到经经验验公公式式之之后后，需需要要进进行行回回代代检检验验，以检查统计计算是否正确。以检查统计计算是否正确。数据处理的一些错误做法数据处理的一些错误做法l1 1当待定参数的个数超过试验数据的数当待定参数的个数超过试验数据的数量时，量时，采用内插的方法采用内插的方法得到足够多的数得到足够多的数据个数以满足准则方程的数量要求。甚据个数以满足准则方程的数量要求。甚至提出至提出“可通过插值的方法，增加控制可通过插值的方法，增加控制方程数，使独立方程个数大于或等于优方程数，使独立方程个
47、数大于或等于优化反分析的参数个数化反分析的参数个数”。这个提法显然。这个提法显然是不正确的、相互矛盾的。是不正确的、相互矛盾的。l插插值值与与其其所所依依据据的的数数据据并并不不是是独独立立的的，则则增增加加的的方方程程就就不不是是独独立立的的，插插值值再再多多，方方程程再再多多也也不不满满足足独独立立方方程程个个数数大大于于或或等等于于优优化化反反分分析析的的参参数数个个数数的的数数据据处处理理基本要求。基本要求。l例例如如根根据据试试桩桩曲曲线线的的数数据据计计算算荷荷载载传传递递函函数数的的待待定定系系数数，一一般般Q Qs s的的试试验验数数据据只只有有1010对对，如如待待定定参参数
48、数的的个个数数超超过过1010个个就就无无解解，除除非非在在试试验验时时增增加加试试验验数数量量或或数据的数量。数据的数量。l2 2根据反分析（或试验资料整理）得到根据反分析（或试验资料整理）得到的计算参数，用数值分析的方法求得土的计算参数，用数值分析的方法求得土体或结构物的反应，将计算的结果和实体或结构物的反应，将计算的结果和实测的数据进行对比，两条曲线非常接近测的数据进行对比，两条曲线非常接近就说明理论方法是正确、合理的。就说明理论方法是正确、合理的。l这这里非常关里非常关键键的的问题问题是是验证验证用的用的实测实测数数据必据必须须和反分析（或和反分析（或试验资试验资料整理）所料整理）所依
49、据的依据的数据互相独立数据互相独立，即必，即必须须是两套数是两套数据。据。 l 3 3验证的方法上不严格，有任意性。验证的方法上不严格，有任意性。如果实测（或试验）曲线有很多条，例如果实测（或试验）曲线有很多条，例如，在相同条件下的平行试验，在建筑如，在相同条件下的平行试验，在建筑物对称位置的观测数据，但这些数据或物对称位置的观测数据，但这些数据或曲线之间往往存在一定的差异，验证时曲线之间往往存在一定的差异，验证时不能回避这种差异，只能从统计平均的不能回避这种差异，只能从统计平均的概念上去比较理论计算和实测结果之间概念上去比较理论计算和实测结果之间的吻合程度。的吻合程度。6.3怎样正确使用岩土
50、参数的怎样正确使用岩土参数的经验公式？经验公式？l在粘性土（包括软质岩石的全风化）中如果其在粘性土（包括软质岩石的全风化）中如果其标准贯入试验锤击数达到标准贯入试验锤击数达到1313击其承载力标准值击其承载力标准值即可取即可取300kPa300kPa以上，而锤击数达到以上，而锤击数达到2121击其承载击其承载力标准值可取力标准值可取600kPa600kPa。一般对于软质岩石的全。一般对于软质岩石的全风化与强风化的分界处可以依据标准贯入试验风化与强风化的分界处可以依据标准贯入试验锤击数大于锤击数大于5050击的位置划分。这里就有了矛盾，击的位置划分。这里就有了矛盾，事实上对于软质岩石的强风化其承
51、载力标准值事实上对于软质岩石的强风化其承载力标准值一般是一般是300-500kPa300-500kPa，而粘性土（包括）软质岩，而粘性土（包括）软质岩石的全风化如果其标准贯入试验值达到石的全风化如果其标准贯入试验值达到2121击以击以上就可取上就可取600kPa600kPa，这是不合理的。，这是不合理的。 l你你说说的的这这几几个个数数值值都都是是经经验验关关系系，都都针针对对一一定定具具体体的的条条件件而而言言的的，都都是是针针对对某某个个地地区区、某某种种岩岩土土而而言言的的，不不能能外外推推，也也不不能能延延伸伸，更更不不能能将将3 3个个不不同同条条件件下下得得到到的的经经验验关关系系
52、闭闭合合起起来来，这这肯肯定定是是闭闭合合不不起起来来的的。要要记记住住，对对经经验验的的统统计计关关系系，不不能能用用数数学学的的A=B,B=C,A=B,B=C,因因此此证证明明A=CA=C必必然然成立的概念来看待。成立的概念来看待。l就就你你说说的的这这几几个个经经验验关关系系，用用标标准准贯贯入入击击数数确确定定承承载载力力是是对对粘粘性性土土而而言言，没没有有说说可可以以用用到到全全风风化化的的软软质质岩岩石石，不不能能外外延延。因因为为一一般般指指的的粘粘性性土土是是指指洪洪冲冲积积成成因因的的，而而全全风风化化的的软软岩岩的的性性质质与与母母岩岩的的关关系系十十分分密密切切，有有的
53、的全全风风化化软软岩岩的的工工程程性性质质比比黏黏性性土土还还要要差差，从从黏黏性性土土得得到到的的经验关系包不住软质岩石。经验关系包不住软质岩石。l按按标标准准贯贯入入5050击击击击数数划划分分强强风风化化的的经经验验界界限限值值，是是在在花花岗岗岩岩地地区区得得到到的的经经验验，也也不不能能外外延延到到软软岩岩，而而强强风风化化软软岩岩的的承承载载力力则则是是由由一一些些载载荷荷试试验验资资料料得得出出的的，也也是是具具有有一一定定适适用用条条件件的的经经验验值值，与与标标准贯入击数没有相关关系。准贯入击数没有相关关系。l岩岩土土工工程程中中的的经经验验关关系系，包包括括经经验验公公式式
54、都都是是有有限限制制使使用用条条件件的的，包包括括岩岩土土的的类类别别、地地区区的的差差异异、原原始始数数据据的的范范围围，不不能拿来就用，要经过验证。能拿来就用，要经过验证。请问统计修正系数与请问统计修正系数与回归修正系数有何异同？回归修正系数有何异同？ l这这两两个个系系数数计计算算公公式式分分别别出出于于在在何何处处？两者有何异同？各适用于什么情况？两者有何异同？各适用于什么情况？l统计修正系数统计修正系数l回归修正系数回归修正系数l统统计计修修正正系系数数是是对对单单个个变变量量的的平平均均值值因因变变异异性性而而进进行行的的修修正正，平平均均值值乘乘以以修修正正系系数数以以后后称称为
55、为标标准准值值，标标准准值值是是具具有有概概率意义的代表性数值或者称为取用值。率意义的代表性数值或者称为取用值。l回回归归修修正正系系数数是是对对从从回回归归方方程程计计算算结结果果（或或从从地地基基承承载载力力表表查查承承载载力力）因因自自变变量量的的变变异异性性而而对对因因变变量量进进行行的的修修正正，修修正以后的取用值也称为标准值。正以后的取用值也称为标准值。l这这两两个个系系数数在在形形式式上上相相似似，但但来来源源和和用用途不同。途不同。l回回归归修修正正系系数数用用于于根根据据经经验验公公式式估估计计参参数时，处理误差传递影响的修正系数。数时，处理误差传递影响的修正系数。l由于散点
56、的离散性，即使采用最小二乘由于散点的离散性，即使采用最小二乘法的优化处理，经验公式都还存在一定法的优化处理，经验公式都还存在一定的剩余离差。用经验公式求解未知的岩的剩余离差。用经验公式求解未知的岩土工程设计参数时，所得到的并不是确土工程设计参数时，所得到的并不是确定性的数值，而是带有一定误差的计算定性的数值，而是带有一定误差的计算结果。因此，不能将经验公式当作数学结果。因此，不能将经验公式当作数学解析式来使用，必须考虑误差在经验公解析式来使用，必须考虑误差在经验公式中的传递。式中的传递。用经验公式预估岩土参数的误差来源用经验公式预估岩土参数的误差来源 l一部分与回归方程的置信带有关，一部分与回
57、归方程的置信带有关，l另一部分则与代入指标的变异性有关。另一部分则与代入指标的变异性有关。用经验公式预估岩土参数的两种情况用经验公式预估岩土参数的两种情况 l1.1.用用X的的某某个个测测定定值值来来求求Y的的估估计计值值，考考虑误差估计的经验公式为：虑误差估计的经验公式为：l2.2.用用X的平均值值来求的平均值值来求Y的估计值时，的估计值时，考虑误差估计的经验公式为：考虑误差估计的经验公式为：计算实例计算实例 l对静力触探与室内压缩试验的对比试验结对静力触探与室内压缩试验的对比试验结果曾分别三次抽样统计得到三个经验公式果曾分别三次抽样统计得到三个经验公式l从从表表可可见见，公公式式甲甲的的剩
58、剩余余标标准准差差比比公公式式乙乙大大很很多多，但但与与公公式式丙丙相相接接近近；公公式式乙乙的的样样本本容容量量n n和和公公式式丙丙相相差差不不多多，但但公公式式甲的样本容量甲的样本容量n n却远远超过其他两个公式。却远远超过其他两个公式。l如如现现有有样样本本容容量量n n0 01010的的比比贯贯入入阻阻力力数数据据，均均值值为为2.0MPa, 2.0MPa, 变变异异系系数数为为0.100.10，分分别别代代入入表表中中的的三三个个经经验验公公式式，取取置置信信概概率率 为为0.050.05，则计算结果见表，则计算结果见表6-4 6-4 。l从从比比较较计计算算的的结结果果可可以以看
59、看出出，公公式式丙丙的的剩剩余余标标准准差差最最大大，样样本本容容量量又又最最小小，公公式式所所依依据据的的原原始始数数据据的的质质量量最最差差，因因此此其其可可靠靠性性最最差差，实实用用的的价价值值也也就就比比较较差差。公公式式甲甲和和公公式式乙乙计计算算结结果果接接近近，这这是是由由于于公公式式甲甲的的样样本本容容量量虽虽然然大大，但但数数据据离离散散性性大大，剩剩余余标标准准差差大大，而而公公式式乙乙的的样样本本容容量量虽虽然然小小一一些些，但但数数据据质质量量好好，因因此两个公式的效果接近。此两个公式的效果接近。l分分析析代代入入指指标标变变异异性性的的影影响响，设设有有三三组组变变异
60、异性性不不同同的的数数据据，其其计计算算结结果果见见表表6-56-5。计计算算结结果果表表明明，代代入入指指标标的的变变异异性性越越大大，用用经经验验公公式式预预估估的的数数值值就就越越低低，经经验验公公式式的的效效益益得得不不到充分的发挥。到充分的发挥。两个十分重要的概念两个十分重要的概念 l 第第一一，经经验验公公式式的的可可靠靠性性与与实实用用性性直直接接依依赖赖于于建建立立经经验验公公式式时时所所用用原原始始数数据据的的质质量量与与数数量量。提提高高原原始始数数据据的的质质量量和和增增加加对对比比试试验验的的组组数数固固然然要要化化代代价价，但能带来明显的经济效益。但能带来明显的经济效
61、益。l 第第二二，如如果果代代入入数数据据的的质质量量很很差差，那那么么经经验验公公式式的的可可靠靠性性再再高高也也是是没没有有用用的的。这这和和用用高高精精度度的的计计算算机机去去处处理理粗粗糙糙数数据据的的道道理理是是一一样样的的。这这就就需需要要努努力力提提高高代代入入数数据据的的质质量量。以以最最大大限限度度地地发发挥挥经经验验公公式式的效益。的效益。l讲讲了了上上面面的的这这些些问问题题以以后后，我我们们可可以以进进一一步步讨讨论论你你所所提提出出的的回回归归修修正正系系数数了了。这这个个系系数数出出现现在在建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范GB GB 7-897-89中中，与
62、与规规范范给给出出的的地地基基承承载载力力表表配配套套使使用用，反反映映了了查查表表所所用用的的指指标标的的变变异异系系数数对对查查表表结结果果的的影影响响。地地基基承承载载力力表表实实际际上上是是经经验验公公式式的的表表格格化化，回回归归修修正正系系数数则则是是经经验验公公式式误误差差分分析析的的一一种具体应用。种具体应用。6.4 6.4 怎样剔除异常数据？怎样剔除异常数据？l6.4.1 6.4.1 粉粉质质黏黏土土中中往往往往夹夹有有薄薄层层粘粘土土，在在整整理理数数据据时时粘粘土土的的数数据据要要不不要要剔剔除除呢呢，有有人人认认为为不不应应该该剔剔除除，这这样样才才能能反反应应土土层层
63、的的真真实实情情况况，有有人人认认为为应应该该剔剔除除，既既然然定定了了粉粉质质粘粘土土就就应应该该剔剔除除粘粘土土的的数数据据，不不知知高高教授有何看法啊。教授有何看法啊。l甚至有人认为，状态不同，都不能分为甚至有人认为，状态不同，都不能分为一层，比如粉土，孔隙比一层，比如粉土，孔隙比e=0.750.9是中是中密，那么如果是一层，就不能有孔隙比密，那么如果是一层，就不能有孔隙比小于小于0.75或者大于或者大于0.9的。的。 l几十个粉质粘土中有几个粘土样是正常几十个粉质粘土中有几个粘土样是正常的，我们不可能把每个粘土样所在的位的，我们不可能把每个粘土样所在的位置划分一层出来。置划分一层出来。
64、 l正如粘性土大部分是可塑的，有几个可正如粘性土大部分是可塑的，有几个可能是软塑或者硬塑，在土工统计中就不能是软塑或者硬塑，在土工统计中就不能出现软塑或者硬塑的土样。能出现软塑或者硬塑的土样。 怎样认识和处理反映自然形成的怎样认识和处理反映自然形成的土层所具有的物理力学性质？土层所具有的物理力学性质？ 这里讨论的是工程勘察中一个非常重要这里讨论的是工程勘察中一个非常重要的问题，涉及许多基本概念，怎样认识的问题，涉及许多基本概念，怎样认识和处理反映自然形成的土层所具有的物和处理反映自然形成的土层所具有的物理力学性质？怎样看待土的分类指标、理力学性质？怎样看待土的分类指标、状态划分的指标？岩土工程
65、师应该具备状态划分的指标？岩土工程师应该具备什么样的数据处理与运用数据处理结果什么样的数据处理与运用数据处理结果的基本素养？变异系数究竟是一个什么的基本素养？变异系数究竟是一个什么样性质的指标？土层的定名和分类对工样性质的指标？土层的定名和分类对工程究竟有什么样的影响？程究竟有什么样的影响？从根本上说，土层总是非均质的、从根本上说，土层总是非均质的、其性质是随机变异的其性质是随机变异的 l土层是在漫长的地质年代里自然形成的，土层是在漫长的地质年代里自然形成的，土层物质的来源、搬运物质的自然营力土层物质的来源、搬运物质的自然营力的性质与规模、土体沉积以后的成土环的性质与规模、土体沉积以后的成土环
66、境等等都是变化的、基本上是无序的、境等等都是变化的、基本上是无序的、随机的。随机的。土类、土层划分的相对性土类、土层划分的相对性l但人们要利用土作为工程的地基、材料但人们要利用土作为工程的地基、材料或环境，需要进行设计和施工，就不得或环境，需要进行设计和施工，就不得不对土体进行适当地划分，分为几个相不对土体进行适当地划分，分为几个相对比较均匀些的土类或土层，采用一些对比较均匀些的土类或土层，采用一些代表性的指标来描述其物理力学性质，代表性的指标来描述其物理力学性质，以便于设计与施工。以便于设计与施工。l但无论怎么划分，无论采用什么方法，但无论怎么划分，无论采用什么方法，总与人工材料不同，客观世
67、界并不随我总与人工材料不同，客观世界并不随我们在规范的规定而变化，于是就出现了们在规范的规定而变化，于是就出现了在划分为粉质黏土的土层中，可能有几在划分为粉质黏土的土层中，可能有几个指标的塑性指数大于个指标的塑性指数大于1717，划分为中密，划分为中密的粉土中有几个比较大的孔隙比等等，的粉土中有几个比较大的孔隙比等等，其实这是非常正常的事，不值得惊动审其实这是非常正常的事，不值得惊动审图，惊动了审图还是没有办法解决大自图，惊动了审图还是没有办法解决大自然的不均匀性质。然的不均匀性质。怎样看待土的分类指标、状态划怎样看待土的分类指标、状态划分的指标？分的指标？ l前面说过为了设计与施工的需要，不
68、得前面说过为了设计与施工的需要，不得不将本质上是非均质的土体人为地划分不将本质上是非均质的土体人为地划分为几个相对均匀的土类或土层。于是人为几个相对均匀的土类或土层。于是人们就研究土的分类的方法、状态划分的们就研究土的分类的方法、状态划分的方法、密实度划分的方法。方法、密实度划分的方法。l就产生了前苏联的规范、英国的规范、就产生了前苏联的规范、英国的规范、美国的规范、中国的规范、中国建筑系美国的规范、中国的规范、中国建筑系统的规范、公路系统的规范、桥梁系统统的规范、公路系统的规范、桥梁系统的规范、铁路系统的规范、甚至还有城的规范、铁路系统的规范、甚至还有城市桥梁的规范，提出了林林总总的一大市桥
69、梁的规范，提出了林林总总的一大批土类划分的标准、状态划分的标准、批土类划分的标准、状态划分的标准、密实度划分的标准，划分的界限就极其密实度划分的标准，划分的界限就极其多元化。多元化。l但自然界并不买账，它不会服从哪一本但自然界并不买账，它不会服从哪一本规范，无论哪一种方法都可能存在照顾规范，无论哪一种方法都可能存在照顾了这一头，又拉下另一头，顾此失彼的了这一头，又拉下另一头，顾此失彼的现象。所以最要紧的是我们使用规范的现象。所以最要紧的是我们使用规范的工程师不要把规范看成绝对真理就可以工程师不要把规范看成绝对真理就可以了。了。l举个例吧，粘性土按液性指数划分为硬举个例吧，粘性土按液性指数划分为
70、硬塑、可塑和软塑三种状态，有的规范采塑、可塑和软塑三种状态，有的规范采用三分法，平均地各取三分之一。用三分法，平均地各取三分之一。l而建筑地基基础设计规范采用而建筑地基基础设计规范采用0.250.75是可塑，小于是可塑，小于0.25是硬塑，大于是硬塑，大于0.75是软是软塑这种非等分的方法。这个规定怎么来的，塑这种非等分的方法。这个规定怎么来的，当年就是我提出了这个建议，理由是可塑当年就是我提出了这个建议，理由是可塑的范围适当大一些，容易与野外描述结果的范围适当大一些，容易与野外描述结果取得一致，大家同意了这个办法就列入规取得一致，大家同意了这个办法就列入规范了。这个可塑与硬塑之间其实并没有非
71、范了。这个可塑与硬塑之间其实并没有非常严格的界限。即使是液限指数等于零或常严格的界限。即使是液限指数等于零或等于等于1 1的界限，是由液限和塑限指标计算的界限，是由液限和塑限指标计算得到的，但由于这两个试验方法的多元化，得到的，但由于这两个试验方法的多元化，用不同的标准得到的结果相差非常大。用不同的标准得到的结果相差非常大。l由此可见，这种划分土类、状态和密度由此可见，这种划分土类、状态和密度的指标，只是人们约定俗成的一种规则，的指标，只是人们约定俗成的一种规则，为了交流、交接的一种语言符号而已，为了交流、交接的一种语言符号而已，和人的姓名一样，和划分中年人和老年和人的姓名一样，和划分中年人和
72、老年人的年龄界限一样，都是相对而言的，人的年龄界限一样，都是相对而言的，不能绝对化。任何规范的土类划分，都不能绝对化。任何规范的土类划分，都不可能完全符合自然界，也不能要求自不可能完全符合自然界，也不能要求自然界服从人类的安排，更不能将客观存然界服从人类的安排，更不能将客观存在的不均匀性视为异端，不能将其作为在的不均匀性视为异端，不能将其作为异常数据剔除。异常数据剔除。l岩土工程师应该具备什么样的数据处理岩土工程师应该具备什么样的数据处理与运用数据处理结果的基本素养？与运用数据处理结果的基本素养？l既然自然界那么复既然自然界那么复杂杂，试验试验的的结结果又是果又是那那样样离散，因此岩土工程离散
73、，因此岩土工程师师如何如何处处理和理和运用数据就非常重要。我运用数据就非常重要。我们们不怨天尤人，不怨天尤人，既然我既然我们们所面所面临临是天然材料，比人工材是天然材料，比人工材料复料复杂杂得多，那我得多，那我们们就就应该应该采取采取积积极的极的态态度，学度，学习习和掌握随机数学的基本概念和掌握随机数学的基本概念和和实实用的数据用的数据处处理方法去理方法去处处理岩土工程理岩土工程的数据，从中的数据，从中总结规总结规律性的律性的认识认识以指以指导导我我们们的工程的工程实实践。践。 怎样正确认识变异系数？怎样正确认识变异系数？ 变异系数究竟是一个什么样性质的指标？变异系数究竟是一个什么样性质的指标
74、？你们说：你们说：“好像有句话说：如果统计后的好像有句话说：如果统计后的变异系数较大，就要考虑分层是否合理了。变异系数较大，就要考虑分层是否合理了。” 这反映了一个现实情况，是对变异系数的这反映了一个现实情况，是对变异系数的误解与曲解的反映，是岩土工程师的随机误解与曲解的反映，是岩土工程师的随机数学基本素养不足的表现。数学基本素养不足的表现。变异系数变化的特点变异系数变化的特点l1.1.变异系数变化的范围相当大，显示变异系数变化的范围相当大，显示出影响变异系数的因素比较复杂。出影响变异系数的因素比较复杂。l2.2.各种不同的物理力学指标的变异系各种不同的物理力学指标的变异系数变化范围并不相同，
75、物理指标的变化数变化范围并不相同，物理指标的变化范围一般小于力学指标。范围一般小于力学指标。l3.3.变异系数的数值主要反映了土的成变异系数的数值主要反映了土的成分与结构的不均匀性对土性指标的影响，分与结构的不均匀性对土性指标的影响，即使划分为同一土层，成分与结构的不即使划分为同一土层，成分与结构的不均匀性使土的物理力学指标呈现出比较均匀性使土的物理力学指标呈现出比较大的变异系数。大的变异系数。l4.4.砂土内摩擦角的试验条件单一，影砂土内摩擦角的试验条件单一，影响因素比较少，变异系数变化范围不大，响因素比较少，变异系数变化范围不大，说明虽然试验的误差在一定程度上加大说明虽然试验的误差在一定程
76、度上加大了变异系数，但并不是主要因素。了变异系数，但并不是主要因素。l岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范GB50021-GB50021-2002(20092002(2009年版年版) )提出了一些最基本的概提出了一些最基本的概念和方法，例如，第念和方法，例如，第14.2.214.2.2条关于岩土条关于岩土参数统计的要求，参数统计的要求，14.2.314.2.3条关于相关型条关于相关型参数的统计分析方法，参数的统计分析方法，14.2.414.2.4条关于岩条关于岩土参数标准值的确定方法。土参数标准值的确定方法。7 7 但可惜很但可惜很多工程师并没有充分地去理解规范的条多工程师并没有充分地去理解规范
77、的条文，也很少去考虑如何在工程实践中运文，也很少去考虑如何在工程实践中运用这些方法。用这些方法。l在在岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范50021-9450021-94版中，曾版中，曾经给出了对变异系数的评价经给出了对变异系数的评价, ,见表见表6-76-7。l规范给出变异系数的评价界限值并不是给出规范给出变异系数的评价界限值并不是给出一种一种“判别是非判别是非”的标准，变异系数很高并的标准，变异系数很高并不说明这个试验就存在问题或就不合格。根不说明这个试验就存在问题或就不合格。根据变异系数不能简单地作为评价勘察试验质据变异系数不能简单地作为评价勘察试验质量的标准。量的标准。l不管作为试验是否合
78、格？分层是否正确不管作为试验是否合格？分层是否正确？数据是否需要剔除？按上述规范给的？数据是否需要剔除？按上述规范给的变异系数界限来判定都是不对的。鉴于变异系数界限来判定都是不对的。鉴于上述种种误解，所以在修订规范时就将上述种种误解，所以在修订规范时就将这个表删除了，没有再列入这个表删除了，没有再列入20022002版的规版的规范。但现在看来，事情并没有完全解决，范。但现在看来，事情并没有完全解决，现在依然存在将变异系数的大小作为一现在依然存在将变异系数的大小作为一种种“判别是非判别是非”的标准。的标准。l土层的定名和划分对工程究竟有什么样土层的定名和划分对工程究竟有什么样的影响？讲到最后，工
79、程上怎么办或许的影响？讲到最后，工程上怎么办或许是大家最关心的事。先讲土层划分与定是大家最关心的事。先讲土层划分与定名，土层划分的基础应该是野外鉴别描名，土层划分的基础应该是野外鉴别描述结合土工试验指标，希望岩土工程师述结合土工试验指标，希望岩土工程师多下现场，到钻机上摸土，这是最重要多下现场，到钻机上摸土，这是最重要的，划分土层以后，在一层土中出现塑的，划分土层以后，在一层土中出现塑性指数跨越分类界限怎么办，例如野外性指数跨越分类界限怎么办，例如野外描述是黏土，试验结果是塑性指数大于描述是黏土，试验结果是塑性指数大于1717的是多数，有少数试验结果小于的是多数，有少数试验结果小于1717怎怎
80、么办？么办？l如果有规律性的存在，可以定名黏土夹如果有规律性的存在，可以定名黏土夹粉质粘土薄层或夹层，如果规律性不强，粉质粘土薄层或夹层，如果规律性不强，则定名黏土含粉质粘土，其实则定名黏土含粉质粘土，其实1717的界限的界限是人为的界限，而且不同分类标准的界是人为的界限，而且不同分类标准的界限又是不同的，这样处理对工程没有太限又是不同的，这样处理对工程没有太多的问题，因为重要的是力学性质指标多的问题，因为重要的是力学性质指标的试验结果，是力学层的划分对不对。的试验结果，是力学层的划分对不对。l至于状态或密实度是在分层的基础上的至于状态或密实度是在分层的基础上的描述，可以根据液性指数的数值分布
81、描描述，可以根据液性指数的数值分布描述为可塑软塑，硬塑可塑等都是很述为可塑软塑，硬塑可塑等都是很正常的，不应该按液性指数再划分亚层，正常的，不应该按液性指数再划分亚层，完全没有这种必要，而且液性指数划分完全没有这种必要，而且液性指数划分状态界限也完全是人为划分的，并没有状态界限也完全是人为划分的，并没有充分的客观依据。充分的客观依据。l所有的数据，不管是否参与统计，是否所有的数据，不管是否参与统计，是否对分类与描述产生影响，都必须在资料对分类与描述产生影响，都必须在资料中反映，剔除数据是不能允许的。因为中反映，剔除数据是不能允许的。因为这些试验的数据是客观存在的，不同的这些试验的数据是客观存在
82、的，不同的工程师对其作用的主观评价可能不一样，工程师对其作用的主观评价可能不一样，不在资料中出现，其他工程师就无法评不在资料中出现，其他工程师就无法评估你评价的正确与否，因此不可以删除估你评价的正确与否，因此不可以删除原始数据，而只能说明其不参与统计的原始数据，而只能说明其不参与统计的理由，让其他工程师来评估你的理由对理由，让其他工程师来评估你的理由对不对。不对。4.6.2是否把超过三倍标准差作为是否把超过三倍标准差作为剔除数据的依据？剔除数据的依据？l每每一一剪剪切切试验会会得得到到一一组c、 的的测试结果果。在在进行行数数理理统计时如如果果发现一一组测试结果果中中的的c（或或 ）值为异异常
83、常数数据据，是是把把该c（或或 ）值单独独剔剔除除而而保保留留其其 （或或c），还是是应该把把整整组c、 值予予以以剔除？剔除？ l在在审审查查时时经经常常发发现现一一些些勘勘察察报报告告的的物物理理力力学学性性指指标标统统计计表表中中c c和和 的的数数量量不不一一致致，估估计计是是剔剔除除数数据据时时把把c c（或或 ）异异常常值值单单独独剔剔除除而而保保留留其其 （或或c c）。我我个个人人觉觉得得不不妥妥，因因为为是是同同一一组组数数据据，如如有有异异常常应应一一起起剔剔除除。不不知知道道这这样样理理解解对对不不对对？l你提出了资料整理的一个基本问题，即你提出了资料整理的一个基本问题，
84、即如何处理离散性比较大的数据，主要应如何处理离散性比较大的数据，主要应该处理的是实测数据，而不是统计得到该处理的是实测数据，而不是统计得到的指标。的指标。l这涉及对误差的分析和误差处理的基本这涉及对误差的分析和误差处理的基本概念。概念。l即客观存在与人们的主观认知的关系。即客观存在与人们的主观认知的关系。误差分析误差分析l试试验验数数据据是是一一种种物物理理量量，通通常常物物理理量量的的真真值值是是不不知知道道的的，是是需需要要测测定定的的值值。但但由由于于量量测测仪仪器器、试试验验方方法法、试试验验环环境境、人人的的观观察察力力和和测测量量的的程程序序等等都都不不可可能能完完美美无无缺缺，故
85、故真真值值是是无无法法测测得得的的。实实验验科科学学中中的的真真值值定定义义为为在在无无系系统统误误差差的的条条件件下下，用用足足够够多多次次的的观观测测，可可以以获获得得接接近近于于真真值值的的数数值值，即即观观测测次次数数无无限限多多时时得得到的平均值，一般称为最佳值。到的平均值，一般称为最佳值。l观观测测值值与与真真值值之之差差称称为为误误差差；误误差差分分为为系统误差、偶然误差和过失误差三类。系统误差、偶然误差和过失误差三类。l系系统统误误差差是是指指测测定定中中未未被被发发觉觉或或未未被被确确认认的的因因子子所所引引起起的的误误差差。引引起起系系统统误误差差的的原原因因一一般般认认为
86、为是是由由于于仪仪器器不不良良，如如刻刻度度不不准准，砝砝码码未未校校正正；试试验验环环境境的的变变化化，如如温温度度、压压力力、湿湿度度的的变变化化；操操作作人人员员的习惯，如习惯从侧面读数等。的习惯，如习惯从侧面读数等。l可可以以用用校校正正仪仪器器，控控制制环环境境和和改改正正不不良良习惯来消除系统误差。习惯来消除系统误差。l 偶偶然然误误差差是是指指在在已已消消除除系系统统误误差差的的条条件件下下，但但所所测测的的数数据据仍仍在在末末一一位位或或末末二二位位数数字字上上有有差差别别，则则称称这这种种误误差差为为偶偶然然误误差差。偶偶然然误误差差的的特特点点是是时时大大时时小小，时时正正
87、时时负负，方方向向不不一一定定；偶偶然然误误差差产产生生的的原原因因不不清清楚楚，因因此此无无法法控控制制。但但如如用用同同一一精精度度的的仪仪器器，在在同同一一条条件件下下，对对同同一一物物理理量量作作多多次次测测量量，若若测测量量的的次次数数足足够够多多，则则可可发发现现偶偶然然误误差差完完全全服服从从统统计计规规律律，偶偶然然误误差差的的算算术术平平均均值值将将逐逐渐渐接接近近于于零零。偶然误差可以用误差理论进行处理。偶然误差可以用误差理论进行处理。l l过过失失误误差差又又称称粗粗差差，是是完完全全由由人人为为因因素素造造成成，如如粗粗枝枝大大叶叶、过过度度疲疲劳劳或或操操作作不不正正
88、确确等等因因素素。消消除除过过失失误误差差的的方方法法是是提提高高工工作作人人员员的的责责任任感感，健健全全工工作作制制度度，加强对数据的审核。加强对数据的审核。误差的表示方法误差的表示方法 l 1. 1. 范围误差范围误差l范范围围误误差差是是指指一一组组测测量量中中最最高高值值与与最最低低值值之之差差，表表示示最最大大的的误误差差有有多多大大，但但不不能能作作测测定定值值之之间间的的相相互互比比较较。最最大大误误差差系系数数是是范范围围误误差差与与测测定定值值的的平平均均值值之之比比。这这种种表表示示方方法法的的缺缺点点只只与与两两极极端端值值有有关关，而而与与测测量次数无关。量次数无关。
89、l2. 2. 算术平均误差算术平均误差l 算术平均误差由下式计算：算术平均误差由下式计算：l l 式中式中 n n 观测次数；观测次数；l d di i观测值与平均值之差。观测值与平均值之差。l 算算术术平平均均误误差差的的缺缺点点是是无无法法表表示示出出各次测量间离散的情况。各次测量间离散的情况。l 3. 3. 标准误差标准误差l 标标准准误误差差也也称称为为均均方方根根误误差差，其其定定义为：义为： l 标标准准误误差差是是一一组组测测量量中中各各个个观观测测值值的的函函数数，而而且且对对较较大大误误差差和和较较小小误误差差都都比比较较敏敏感感，因因此此是是表表示示测测量量精精确确度度的的
90、较较好的方法。好的方法。l 4. 4. 或然误差或然误差l 或或然然误误差差的的意意义义为为：在在一一组组测测量量中中若若不不计计正正负负号号，误误差差大大于于或或然然误误差差的的观观测测值值与与误误差差小小于于或或然然误误差差的的观观测测值值各各占占观测次数的观测次数的50%50%。l 从或然积分可以导出：从或然积分可以导出： 剔除粗差的标准剔除粗差的标准l由由于于粗粗差差的的存存在在，使使实实测测数数据据离离散散性性比比较较大大，首首先先应应该该从从数数据据的的试试验验、采采集集上上进进行行检检查查，剔剔除除存存在在明明显显错错误误的的数数据据，如如果果发发现现不不了了错错误误的的原原因因
91、，就就按按3 3倍倍标标准准差差原原则则剔剔除除，其其理理论论依依据据是是大大于于或或小小于于3 3倍倍标标准准差差的的数数据据出出现现的的概概率率非非常常小小，由由此此可可以以判判为为小小概概率率（0.350.35）的的事事件件，即即“不可能事件不可能事件”，由此可以删除。，由此可以删除。l在在抗抗剪剪强强度度试试验验中中，实实测测的的误误差差反反映映在在画画强强度度包包线线时时，有有些些点点偏偏离离太太大大，可可能能是是因因为为试试样样密密度度有有差差异异，或或剪剪切切面面上上夹夹砂砂，就就应应剔剔除除这这些些试试验验点点，一一旦旦给给出出了了c c和和的的数数值值，在在分分别别统统计计c
92、 c和和时时发发现现某某些些指指标标的的离离散散性性比比较较大大，这这时时再再剔剔除除指指标标就就不不应应该该了了。同同时时，客客观观上上c c和和的的变变异异性性本本来来就就是是不不一一样样的的，内内聚聚力力的的变变异异性性远远大大于于内内摩摩擦擦角角，此此时时更更不不能能再再采采用用上上述述的的数数据据处处理原则来剔除统计结果的数据。理原则来剔除统计结果的数据。6.4.3关于极差超过关于极差超过30% l我们曾作过灰土挤密桩的载荷试验，对我们曾作过灰土挤密桩的载荷试验，对极差超过极差超过30%30%的数据我采用了去掉大值，的数据我采用了去掉大值，认为大值是异值，然后分析极差直至达认为大值是
93、异值，然后分析极差直至达到到30%30%的要求。不知此做法是否正确？的要求。不知此做法是否正确？l建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范GB500072002对对于于载载荷荷试试验验的的结结果果，规规定定极极差差不不超超过过平平均均值值的的30时时可可以以取取平平均均值值作作为为代代表表性性的的数数值值，但但对对超超过过30的的试试验验结结果如何分析与处理没有作出规定。果如何分析与处理没有作出规定。l采采用用极极差差来来描描述述试试验验数数据据的的离离散散性性是是一一种种比比较较简简便便的的方方法法，但但并并不不非非常常合合理理，因因为为它它过过分分地地依依赖赖于于个个别别的的数数据据，评评
94、价价离离散散性性的的合合理理指指标标是是变变异异系系数数，它它充充分分利利用用了了所所有有数数据据的的信信息息，是是整整个个试试验验数数据据离离散散性性的的综综合合反反映映。但但对对于于样样本本容容量量不不是是很很大大的的数数据据，数数据据信信息息本本身身就就不不是是很很丰丰富富，极极差差方方法法比比较较简简单单的的优优点点就就受受到到人人们们的的青青睐睐，因因此此规规范范就就采采用用了了这这种种方法。方法。l但但是是你你用用去去掉掉最最大大值值以以满满足足30的的规规定定的的做做法法是是没没有有根根据据的的。对对于于试试验验的的结结果果要要尊尊重重，不不能能随随便便删删除除，如如果果确确实实
95、证证明明有有系系统统因因素素影影响响了了试试验验结结果果，不不采采纳纳存存在在系系统统因因素素的的数数据据，那那是是允允许许的的。例例如如这这个个试试验验点点的的水水泥泥下下料料太太多多了了，或或者者是是搅搅拌拌次次数数明明显显不不够够等等这这些些影影响响承承载载力力的的因因素素起起了了作作用用，查查明明以以后后不不采采纳纳这这些些数数据据。在在去去掉掉存存在在系系统统因因素素的的试试验验数数据据后后，其其余余的的数数据据离离散散性性是是偶偶然然因因素素造造成成的的，就可以用统计的方法处理数据；就可以用统计的方法处理数据；与极差与极差30对应的变异系数对应的变异系数l可以分析与极差可以分析与极
96、差30相应的最大变异系相应的最大变异系数的范围。数的范围。l若同一场地做了三根试桩，其极限承载若同一场地做了三根试桩，其极限承载力分别是力分别是X1 2 X3，极差，极差30%可以表达可以表达为下式：为下式：l 的区间为的区间为0.9 1.1l当当 1.0时，变异系数时，变异系数 0.15为最小值；为最小值；l当当 0.9或或1.1时，变异系数时，变异系数 0.17为最为最大值。大值。l若同一场地做了四根试桩，其极限承载若同一场地做了四根试桩，其极限承载力分别是力分别是X X1 1 2 2 X X3 3 X X4 4，与极差，与极差30%相应相应的变异系数可以表达为下式：的变异系数可以表达为下
97、式：l当当 1 1 2 21 1时，标准差得最小值，变异时，标准差得最小值，变异系数系数 0.12；l当当 1 10.850.85， 2 21.151.15时，得变异系数的时，得变异系数的最大值最大值 0.17。l故不论是三根试桩或四根试桩，相当于故不论是三根试桩或四根试桩，相当于极差为极差为30的变异系数最大值是的变异系数最大值是0.17。l当极差超过当极差超过3030时，统计修正系数由下时，统计修正系数由下式求得：式求得：l式式中中 R Rm m由由工工程程场场地地试试桩桩测测定定的的单单桩桩极极限限承载力的平均值承载力的平均值 , kN, kN；l 由由工工程程场场地地试试桩桩测测定定的
98、的单单桩桩极极限限承承载载力力的的变变异异系系数数，当当变变异异系系数数 0.170.17时时取取0.170.17；l p p按试桩桩数由表查得的计算系数。按试桩桩数由表查得的计算系数。6.5怎样统计抗剪强度指标？怎样统计抗剪强度指标？ l6.5.16.5.1用用抗抗剪剪强强度度试试验验的的资资料料如如何何计计算算土土的的抗抗剪剪强强度度指指标标？为为什什么么不不同同的的规规范范所所用用的的方方法法不不一一样样，它它们们之之间间有有什什么么区区别别？l岩岩土土的的抗抗剪剪强强度度指指标标是是十十分分重重要要的的设设计计参参数数，广广泛泛地地应应用用于于边边坡坡和和地地基基的的稳稳定定计计算算、
99、土土压压力力计计算算和和地地基基承承载载力力计计算算。抗抗剪剪强强度度指指标标的的取取值值对对工工程程的的安安全全与与经经济济起起控控制制性性的的作作用用，历历来来受受到到岩岩土土工工程程界界的的重重视视，各各种种技技术术标标准准对对抗抗剪剪强强度度指指标标的的统统计计分分析析作作了了许许多多规规定定，提提出出了了各各种不完全相同的方法。种不完全相同的方法。l抗抗剪剪强强度度指指标标包包括括凝凝聚聚力力和和内内摩摩擦擦角角，是是摩摩尔尔库库仑仑强强度度包包线线的的两两个个参参数数，由由同同一一试验求得。试验求得。l如如对对n n组组土土样样，每每组组切切取取k k个个试试样样，每每个个试试样样
100、在在不不同同的的周周围围压压力力 （三三轴轴试试验验）或或不不同同的的竖竖直直压压力力p p（直直剪剪试试验验）下下剪剪切切至至破破坏坏，得得到到相相应应的的抗抗剪剪强强度度值值 。计计算算抗抗剪剪强度指标的标准值，一般有三种方法：强度指标的标准值，一般有三种方法：l 第第一一种种方方法法将将相相同同应应力力条条件件下下的的抗抗剪剪强强度度值值 求求得得平平均均值值，再再用用作作图图法法画画出出平平均均的的摩摩尔尔库库仑仑包包线线，求求得得平平均均的的凝凝聚聚力力和和内内摩摩擦擦角角，或或者者用用回回归归统统计计的的方方法法求包线的两个参数的期望值和标准差：求包线的两个参数的期望值和标准差：l
101、 l p l 第第二二种种方方法法是是对对每每组组k k个个试试样样的的抗抗剪剪强强度度值值用用作作图图法法或或统统计计的的方方法法求求得得每每组组的的凝凝聚聚力力和和内内摩摩擦擦角角，然然后后分分别别将将n n个个凝凝聚聚力力和和n n个个内内摩摩擦擦角角数数据据计计算算平平均均的的凝凝聚聚力力和内摩擦角及其标准差：和内摩擦角及其标准差：l 第第三三种种方方法法是是将将m m= =n n k k组组应应力力和和强强度度的的数数据据进进行行直直线线回回归归统统计计，回回归归方方程程的的两两个个参参数数即即为为平平均均的的凝凝聚聚力力和和内内摩摩擦擦角角, , 同同时时也也可可以以求求得得凝凝聚
102、聚力力和和内内摩摩擦擦角角的的标标准差。准差。l对对直直剪剪试试验验和和三三轴轴试试验验分分别别导导得得了了不不同同的结果：的结果：l对直剪试验对直剪试验：l对三轴试验对三轴试验l 用用这这三三种种方方法法求求得得的的抗抗剪剪强强度度指指标标数数值值可可能能并并不不完完全全一一样样，岩岩土土工工程程界界对对这这三三种统计方法的看法也并不一致。种统计方法的看法也并不一致。l建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范（GB GB 50007-50007-20022002）采采用用第第二二种种统统计计方方法法，土土工工试试验验规规程程（SL237-1999SL237-1999）同同时时采采用用第第一一
103、种种统统计计方方法法和和第第三三种种统统计计方方法法，不不过过这这本本规规程程所所列列的的第第三三种种方方法法只只适适用用于于直直剪剪试验的成果分析。试验的成果分析。9109106.7变形模量能用于分层总和法吗变形模量能用于分层总和法吗？ l高层建筑岩土工程勘察规程高层建筑岩土工程勘察规程JGJ 72-JGJ 72-20042004附录附录F F给出了用原位测试参数估算群桩给出了用原位测试参数估算群桩基础最终沉降量的方法，并给出了土的压缩基础最终沉降量的方法，并给出了土的压缩模量模量E Es s与原位测试参数的经验关系（表与原位测试参数的经验关系（表F.0.2F.0.2），我想请问的问题是，对
104、于沉降计），我想请问的问题是，对于沉降计算，其算，其EsEs值应取实际应力状态下的值，而值应取实际应力状态下的值，而（表（表F.0.2F.0.2）对于同一种试验方法下的同一）对于同一种试验方法下的同一类土层仅给出了一个经验公式，是否可理解类土层仅给出了一个经验公式，是否可理解为在计算沉降时可不考虑实际的应力状态？为在计算沉降时可不考虑实际的应力状态？l你的问题有一定的深度，也看出了我国你的问题有一定的深度，也看出了我国技术标准之间的差异所在，从中引出了技术标准之间的差异所在，从中引出了计算理论的不同假定。计算理论的不同假定。l由载荷试验的由载荷试验的ps曲线，用弹性理论计曲线，用弹性理论计算的
105、模量是变形模量算的模量是变形模量E0，是由直线段得，是由直线段得出的，在弹性范围里，模量的大小与应出的，在弹性范围里，模量的大小与应力的大小无关，应用这类指标计算沉降力的大小无关，应用这类指标计算沉降的公式也应当是弹性理论的位移解公式，的公式也应当是弹性理论的位移解公式，但只适用于比较厚的压缩土层，不适用但只适用于比较厚的压缩土层，不适用于分层土。于分层土。l对于圆形基础，基础沉降为：对于圆形基础，基础沉降为：l式中式中d圆形基础直径（圆形基础直径（m）；）；lw r刚性基础的沉降影响系数，是关于刚性基础的沉降影响系数，是关于长宽比的函数，可近似地由表长宽比的函数，可近似地由表5-7查得；查得
106、；lp0p0=p/A, p为中心荷载合力（为中心荷载合力（kPa），），A为基础底面积（为基础底面积（m2）。）。l对于矩形基础，数学上可以用无穷级数对于矩形基础，数学上可以用无穷级数来表示基础沉降，同样沉降可写成：来表示基础沉降，同样沉降可写成：l也许有的网友会提出异议，为什么在也许有的网友会提出异议，为什么在高层建筑岩土工程勘察规程高层建筑岩土工程勘察规程JGJ72-2004附录附录B中给出的沉降计算公式是分层中给出的沉降计算公式是分层土的？土的？11l其实，这个公式是由前苏联的叶戈罗夫其实，这个公式是由前苏联的叶戈罗夫推导得到的，我国称为叶戈罗夫方法。推导得到的，我国称为叶戈罗夫方法。l
107、公式（公式（6-57）中的应力系数）中的应力系数 见见高层建高层建筑岩土工程勘察规程筑岩土工程勘察规程表表B.0.1-1，这套，这套系数就引自库兹明著系数就引自库兹明著土力学讲义土力学讲义第第6-4节节“按叶戈罗夫法计算结构物的沉降按叶戈罗夫法计算结构物的沉降”。叶戈罗夫在推导的过程中，采用了。叶戈罗夫在推导的过程中，采用了Boussinesq的位移解分层积分得到的，叶的位移解分层积分得到的，叶戈罗夫方法的优点还可以考虑下卧刚性戈罗夫方法的优点还可以考虑下卧刚性层的影响。层的影响。12l沉降计算的另一种途径是用土工试验的沉降计算的另一种途径是用土工试验的ep曲线求压缩模量曲线求压缩模量Es，由
108、于，由于ep曲线是非线曲线是非线性的，所得到的模量与应力的大小有关，性的，所得到的模量与应力的大小有关，又由于压缩试验是土的单元体试验，用于又由于压缩试验是土的单元体试验，用于计算沉降时，必须采用弹性理论的应力解，计算沉降时，必须采用弹性理论的应力解，由于应力解与土层的参数无关，可以适用由于应力解与土层的参数无关，可以适用于分层土，得到附加应力以后，按应力的于分层土，得到附加应力以后，按应力的大小在大小在ep曲线上截取信息，再用分层总曲线上截取信息，再用分层总和法计算沉降。这是两种基于不同假定的和法计算沉降。这是两种基于不同假定的方法，在岩土工程中都是可行的，可以根方法，在岩土工程中都是可行的
109、，可以根据实际情况选用。据实际情况选用。l高层建筑岩土工程勘察规程高层建筑岩土工程勘察规程在附录在附录F中给出了压缩模量与原位测试参数之间中给出了压缩模量与原位测试参数之间的经验公式见表的经验公式见表6-9。这些经验公式根据。这些经验公式根据上海地区的资料统计得到的，使用时应上海地区的资料统计得到的，使用时应根据地区资料进行验证，不加验证的使根据地区资料进行验证，不加验证的使用是不合适的。用是不合适的。l建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）的方法是加上了许多建筑经验因素）的方法是加上了许多建筑经验因素的分层总和法，反映了我国一些历史经验，的分层总和法，反映了我国
110、一些历史经验，有一定的适用范围。但如果把它看成绝对有一定的适用范围。但如果把它看成绝对正确和普遍适用的方法，并以此作为标准正确和普遍适用的方法，并以此作为标准来排斥其他的方法，或者用它来检验或校来排斥其他的方法，或者用它来检验或校准其他的方法，那就不恰当了。准其他的方法，那就不恰当了。l你是用地基规范的思维方法来考虑高层规你是用地基规范的思维方法来考虑高层规程的方法就产生困惑了，换个角度看就明程的方法就产生困惑了，换个角度看就明白了。白了。三三.地下水位评价与地下水位评价与地下室抗浮验算方法地下室抗浮验算方法l1.抗浮稳定验算与浮力对基础底板内力抗浮稳定验算与浮力对基础底板内力的影响的影响l2
111、.上层滞水与潜水上层滞水与潜水l3.覆土下的浸润线上升影响覆土下的浸润线上升影响l4.洪水位对临江建筑物的影响洪水位对临江建筑物的影响l5.风化层中地下水浮力风化层中地下水浮力l6.复杂地形的分析评价复杂地形的分析评价l7.抗浮验算的条件与设计表达式抗浮验算的条件与设计表达式l8.抗浮失效案例分析抗浮失效案例分析l9.抗浮设计案例分析抗浮设计案例分析l10.消减浮力的工程措施消减浮力的工程措施1.抗浮稳定验算与抗浮稳定验算与浮力对基础底板内力的影响浮力对基础底板内力的影响QFPl抗浮稳定性由重力平衡浮力，如果浮力抗浮稳定性由重力平衡浮力，如果浮力大于重力，则需要设置抗浮桩或抗浮竖大于重力，则需
112、要设置抗浮桩或抗浮竖直锚杆。直锚杆。l抗浮桩的设置有两种方案，一种是设置抗浮桩的设置有两种方案，一种是设置在柱下，另一种设置于板下，即集中布在柱下，另一种设置于板下，即集中布置和分散布置两种。置和分散布置两种。l集中布置的抗浮桩兼作抗压桩使用，验集中布置的抗浮桩兼作抗压桩使用，验算抗压承载力时，荷载直接由桩承担，算抗压承载力时，荷载直接由桩承担，板不传递上部结构荷载。板不传递上部结构荷载。集中布置集中布置分散布置分散布置l对于以抗浮为主要作用的桩基，如采用集对于以抗浮为主要作用的桩基，如采用集中布置抗浮桩，则地下室底板需要传递浮中布置抗浮桩，则地下室底板需要传递浮力形成的荷载，底板的弯矩比较大
113、。力形成的荷载，底板的弯矩比较大。l采取分散布置的方案可以减少底板的内力，采取分散布置的方案可以减少底板的内力，减少底板的厚度与配筋。减少底板的厚度与配筋。2.上层滞水与潜水上层滞水与潜水l一个区域性的场地，上部数十米均为粘一个区域性的场地，上部数十米均为粘性土，也就是均为不透水层，一般开挖性土，也就是均为不透水层，一般开挖时可见水体，则其中的地下水该是潜水时可见水体，则其中的地下水该是潜水还是上层滞水？还是上层滞水？l表层耕土、填土（表层耕土、填土（0.50.51.0m1.0m）之下，为）之下，为可塑硬塑的粘土（厚度可塑硬塑的粘土（厚度5 m5 m），粘土层），粘土层在区域上不稳定，分布范围
114、仅为几十平在区域上不稳定，分布范围仅为几十平方公里。从大范围来说，表层土中赋存方公里。从大范围来说，表层土中赋存的水，受大气降水的补给，临近河流的的水，受大气降水的补给，临近河流的补给，以及人类活动的补给，水位随地补给，以及人类活动的补给，水位随地形的起伏而缓慢变化。区域上没有稳定形的起伏而缓慢变化。区域上没有稳定的水位，且隔水层（可塑硬塑的粘土）的水位，且隔水层（可塑硬塑的粘土）的分布也不算稳定。区域地质调查定义的分布也不算稳定。区域地质调查定义为为“上层滞水上层滞水”。 我我们们发发现现：表表层层土土中中的的水水，在在一一般般年年份份会会长长期期存存在在，基基坑坑开开挖挖时时，会会入入渗渗
115、基基坑坑，水水量量有有限限，可可采采用用明明排排法法抽抽干干。但但在在比比较较干干旱旱的的年年份份（如如去去年年），基基坑坑开开挖挖时时，几几乎乎没没有有入入渗渗的情况。的情况。l对于单幢建筑来说，我认为，虽然基坑施工对于单幢建筑来说，我认为，虽然基坑施工时，进行了排水工作，但是仅仅将基坑周围时，进行了排水工作，但是仅仅将基坑周围的局部范围做了疏干，但是，当基坑回填后，的局部范围做了疏干，但是，当基坑回填后，附近的水将很快渗流至基础的周围，而且将附近的水将很快渗流至基础的周围，而且将长期存在，因此有必要对该水体进行水文地长期存在，因此有必要对该水体进行水文地质勘察，包括水位测量及水质分析。质勘
116、察，包括水位测量及水质分析。 l对于岩土工程勘察来说，对地下水的勘对于岩土工程勘察来说，对地下水的勘察是一个十分重要的内容，但由于工程察是一个十分重要的内容，但由于工程勘察一般仅局限于场地红线范围以内，勘察一般仅局限于场地红线范围以内，不可能进行区域性的勘察工作，所以应不可能进行区域性的勘察工作，所以应当充分利用区域性地质工作的资料。当充分利用区域性地质工作的资料。l但过去所做的区域性的水文地质调查，但过去所做的区域性的水文地质调查，就其目的性来说，主要是为供水工程服就其目的性来说，主要是为供水工程服务，有时称为务，有时称为“供水水文地质供水水文地质”，研究，研究的着眼点是寻找能提供需要水量的
117、含水的着眼点是寻找能提供需要水量的含水层，重点是研究其给水度和水质，而且层，重点是研究其给水度和水质，而且研究的范围一般比较大，比较宏观。研究的范围一般比较大，比较宏观。 l这这些些成成果果对对于于为为城城市市建建设设工工程程的的降降水水工工程程或或抗抗浮浮设设计计有有一一定定的的参参考考价价值值，但但作作为工程设计之用，还是非常不够的。为工程设计之用，还是非常不够的。l首首先先是是研研究究的的视视野野和和角角度度不不同同，从从区区域域地地质质的的角角度度，几几十十平平方方公公里里的的范范围围是是非非常常小小的的，但但对对于于工工程程建建设设来来说说，已已经经是是非非常常大大的的范范围围了了，
118、对对供供水水来来说说是是没没有有价价值值的的含含水水层层，但但对对建建设设工工程程来来说说，已已经经是举足轻重的地下水条件了。是举足轻重的地下水条件了。潜水与上层滞水的主要区别在哪里？潜水与上层滞水的主要区别在哪里？ l上层滞水是指当包气带存在局部隔水层时，上层滞水是指当包气带存在局部隔水层时，在隔水层上积聚的具有自由水面的重力水；在隔水层上积聚的具有自由水面的重力水；而潜水是指第一个稳定隔水层以上饱水带中而潜水是指第一个稳定隔水层以上饱水带中具有自由水面的地下水。具有自由水面的地下水。 l上层滞水和潜水具有明显的差别，首先是所上层滞水和潜水具有明显的差别，首先是所在的地层不同，上层滞水位于包
119、气带中，而在的地层不同，上层滞水位于包气带中，而潜水位于饱水带中；其次是形成的条件不同，潜水位于饱水带中；其次是形成的条件不同，上层滞水形成于包气带中的局部隔水层，而上层滞水形成于包气带中的局部隔水层，而潜水则形成于饱水带的稳定隔水层以上。潜水则形成于饱水带的稳定隔水层以上。l上层滞水与潜水的共同点是都有自由水上层滞水与潜水的共同点是都有自由水面的重力水。面的重力水。l根据上层滞水与潜水的主要差别，应该根据上层滞水与潜水的主要差别，应该鉴别场地的地层性质究竟是饱水带还是鉴别场地的地层性质究竟是饱水带还是包气带，只有存在包气带的条件下，可包气带，只有存在包气带的条件下，可鉴别为上层滞水。如果整个
120、地层都是饱鉴别为上层滞水。如果整个地层都是饱水带，局部的隔水层以下也是饱水的，水带，局部的隔水层以下也是饱水的，那就不可能是上层滞水。这是上层滞水那就不可能是上层滞水。这是上层滞水与潜水形成条件的最本质的区别。与潜水形成条件的最本质的区别。3.覆土下的浸润线上升影响覆土下的浸润线上升影响l地下水会随地面地下水会随地面标高提高而提高高提高而提高,抗浮抗浮设计水位水位该取哪个地方的地面取哪个地方的地面计算？算？l大面积填土以后，地下水位会上升，但大面积填土以后，地下水位会上升，但面积超过多少以后才有这种效应，还不面积超过多少以后才有这种效应，还不清楚，地下水位上升的原因是什么，也清楚，地下水位上升
121、的原因是什么，也认识不清楚。认识不清楚。 l如如果果取取地地下下车车库库顶顶标标高高3.80m作作为为抗抗浮浮稳稳定定性性验验算算的的设设计计水水位位，那那是是最最稳稳妥妥的的，整整个个车车库库都都被被地地下下水水浸浸没没，应应该该是是最最保保险的考虑了。险的考虑了。4.洪水位对临江建筑物的影响洪水位对临江建筑物的影响l两个两个场地地,一个近一个近临湘江湘江,约60m,一个一个远一一点点,约300m。勘察。勘察时湘江的水位湘江的水位34m,该段湘江段湘江历史最高洪水位史最高洪水位38.5m，近，近10年年最高洪水位最高洪水位37.0m，近，近3年最高洪水位年最高洪水位36.6m。l两两场地均有
122、一高地均有一高层建筑物，地下室均建筑物，地下室均为二二层，高度，高度7m。l远离湘江的离湘江的场地位于一地位于一倾向湘江的山坡向湘江的山坡腰腰,地面地面标高高为41.0-42.0m,设计地面地面标高高为40.8m，勘察，勘察时最高水位最高水位为37.6m；l近湘江的近湘江的场地位于沿江大道地位于沿江大道边,地面地面标高高为38.0-37.0m,设计地面地面标高高为38.8m,勘勘察察时最高水位最高水位为32.6m。 两两场地的地下室抗浮水位地的地下室抗浮水位标高如何确定高如何确定?l勘察时需要弄清楚场地的地下水与湘江勘察时需要弄清楚场地的地下水与湘江的水力联系，特别是离湘江较远的场地，的水力联
123、系，特别是离湘江较远的场地，如果与湘江没有水力联系，则湘江的洪如果与湘江没有水力联系，则湘江的洪水位对这个场地的抗浮水位就没有影响。水位对这个场地的抗浮水位就没有影响。l离湘江比较近的场地，应考虑湘江水位离湘江比较近的场地，应考虑湘江水位的影响，设计地面标高显然已经是考虑的影响，设计地面标高显然已经是考虑了湘江的历史最高洪水位。了湘江的历史最高洪水位。l由于缺乏地下水的长期观测资料，没有由于缺乏地下水的长期观测资料，没有条件提供根据建筑物使用期的水位变化条件提供根据建筑物使用期的水位变化来确定的抗浮水位。是否可以按最保守来确定的抗浮水位。是否可以按最保守的估计，将设计地面标高作为抗浮设计的估计
124、，将设计地面标高作为抗浮设计的最安全的水位标高使用。的最安全的水位标高使用。l如果有条件，可以通过实测孔隙水头的如果有条件，可以通过实测孔隙水头的方法，实测场地距湘江距离远近对洪水方法，实测场地距湘江距离远近对洪水位的影响。位的影响。5.风化层中地下水浮力风化层中地下水浮力l河谷阶地地形平坦，地面标高河谷阶地地形平坦，地面标高37.0m37.0m。地。地层岩性为卵石土，层厚层岩性为卵石土，层厚5.0-7.0m5.0-7.0m，密实，密实，湿湿- -饱和；下伏强风化饱和；下伏强风化- -中风化混合花岗中风化混合花岗岩，强风化层厚度约岩，强风化层厚度约20.0m20.0m，风化层岩石，风化层岩石节
125、理裂隙发育，节理面张开程度差，透节理裂隙发育，节理面张开程度差，透水性和导水性差。水性和导水性差。 l卵石土为潜水含水层，地下水标高卵石土为潜水含水层，地下水标高35.0m35.0m（为多年最高水位）。强风化层为弱含水层。（为多年最高水位）。强风化层为弱含水层。根据邻近根据邻近18m18m深基坑开挖情况看，地下水主深基坑开挖情况看，地下水主要从卵石土层和风化层界面处流出，风化层要从卵石土层和风化层界面处流出，风化层中基本无水。中基本无水。l1 1、基坑回填后是否会形成一个、基坑回填后是否会形成一个“积水区积水区”；基底为强风化岩石地基，计算地下水浮力；基底为强风化岩石地基，计算地下水浮力时计算
126、水位应怎样取值才较科学时计算水位应怎样取值才较科学/ /经济合理经济合理？2 2、地下水对基底的浮力作用是否均匀分布、地下水对基底的浮力作用是否均匀分布？l3 3、如如地地质质条条件件相相同同，我我们们建建一一个个内内径径20.0m20.0m，深深度度35.0m35.0m的的旋旋流流井井，壁壁厚厚1.0m1.0m，井井底底封封底底。采采用用抗抗渗渗混混凝凝土土防防水水，不不作作外外防防水水。采采用用逆逆作作法法施施工工。如如何何计计算算不不同同围围岩岩段段地地下下水水对对井井壁壁及及井井底底的的水水压压力力？抵抵抗抗地地下下水水浮浮力力时时，岩岩土土层层对对井井外外壁的极限侧阻力值是否折减？壁
127、的极限侧阻力值是否折减？l风风化化岩岩层层中中地地下下水水的的赋赋存存条条件件比比较较复复杂杂，地地下下水水位位受受补补给给和和排排泄泄条条件件的的影影响响比比较较大大，对对判判断断地地下下水水浮浮力力的的大大小小，制制约约因因素素比比较较多多。对对你你这这个个工工程程而而言言，不不知知地地下下水水的的补补给给、排排泄泄条条件件如如何何？岩岩土土工工程程勘勘察察时时有有没没有有做做过过抽抽水试验或压水试验？试验情况又如何？水试验或压水试验？试验情况又如何？l根据所给的条件，在深基坑开挖以后，就改根据所给的条件，在深基坑开挖以后，就改变了原来自然的土层堆积条件，对这个局部变了原来自然的土层堆积条
128、件，对这个局部来说，改变了卵石层中地下水的流向，风化来说，改变了卵石层中地下水的流向，风化岩中不可能再处于无水的状态；在基坑回填岩中不可能再处于无水的状态；在基坑回填以后，地下水位肯定恢复，应当按多年最高以后，地下水位肯定恢复，应当按多年最高水位考虑作用在基础上的浮力。水位考虑作用在基础上的浮力。l至至于于多多少少时时间间恢恢复复，也也取取决决于于补补充充和和排排泄泄的的条条件件，确确实实是是难难以以估估计计的的，但但在在工工程程的的使使用用期期内内，总总是是能能产产生生对对工工程程有有害害的浮力作用，设计时没有理由不予考虑。的浮力作用，设计时没有理由不予考虑。l由由于于水水压压力力是是各各个
129、个方方向向都都相相等等的的，浮浮力力没有理由不均匀分布。没有理由不均匀分布。l建建造造3535m深深的的旋旋流流井井，不不知知井井底底面面的的基基岩岩情情况况如如何何？在在透透水水性性的的岩岩石石中中，还还是是应应当当考考虑虑浮浮力力的的，这这些些透透水水层层是是连连通通的的，应按静水压力计算。应按静水压力计算。l本本区区地地下下水水主主要要受受大大气气降降水水和和侧侧向向径径流流补补给给，勘勘察察时时未未分分层层观观测测水水位位和和也也未未进进行行抽抽水水试试验验，本本场场区区的的强强风风化化岩岩石石节节理理裂隙发育，岩体基本质量等级为裂隙发育，岩体基本质量等级为级。级。l在在紧紧相相邻邻场
130、场地地基基坑坑开开挖挖时时发发现现强强风风化化层层透透水水性性差差。强强风风化化岩岩层层上上有有一一层层潜潜水水含含水水层层，但但下下伏伏的的风风化化岩岩层层中中基基本本无无水水。基基坑坑开开挖挖时时只只需需截截住住卵卵石石层层的的水水不不流流入入基基坑坑内内即即可可。风风化化岩岩层层开开挖挖基基本本可可保保持持干作业。干作业。l如在轧钢生产线基坑回填后，卵石层中如在轧钢生产线基坑回填后，卵石层中的会水流入回填土中，回填土区水位将的会水流入回填土中，回填土区水位将与卵石层中的水位一致，这时地下水对与卵石层中的水位一致，这时地下水对基础底面下透水性较差的强风化岩层的基础底面下透水性较差的强风化岩
131、层的影响可能有多大？影响可能有多大？根据一些规范，岩石节理裂隙发育、透根据一些规范，岩石节理裂隙发育、透水性好的岩石，计算地下水的浮力时取水性好的岩石，计算地下水的浮力时取计算水位的计算水位的100%100%（静水压力值）；如透（静水压力值）；如透水性差的岩石可取计算水位的水性差的岩石可取计算水位的50%50%。 l可是风化岩中的水压力如何计算较科学可是风化岩中的水压力如何计算较科学？地下水对井底的水压力如按勘察报告？地下水对井底的水压力如按勘察报告中给出的多年最高水位静水压力压力公中给出的多年最高水位静水压力压力公式计算可达式计算可达300kPa300kPa计算对吗？如果是这计算对吗？如果是
132、这样，基础底板怎能承受得了？如旋流井样，基础底板怎能承受得了？如旋流井结构自重小于按结构自重小于按300kPa300kPa计算的上浮力，计算的上浮力，设计单位在基底中风化岩石层打几百根设计单位在基底中风化岩石层打几百根1010余长的抗浮锚桩，而不考虑井外壁的余长的抗浮锚桩，而不考虑井外壁的岩土层提供摩擦力是不是出了笑话？这岩土层提供摩擦力是不是出了笑话？这个摩擦力太大了，是不是勘察单位提供个摩擦力太大了，是不是勘察单位提供的抗浮水位值不对？的抗浮水位值不对？ l 1 1、旋流井处可取消抗浮锚桩，抗渗混、旋流井处可取消抗浮锚桩，抗渗混凝土底板也不需做得太厚！如果是那样，凝土底板也不需做得太厚！如
133、果是那样，不是需要继续加大井深，水压力也不是要不是需要继续加大井深，水压力也不是要继续增大吗？继续增大吗？ 2 2、计算水位需要折减，对不同围岩段、计算水位需要折减，对不同围岩段需分段计算水压力值。可是强风化岩层的需分段计算水压力值。可是强风化岩层的水头压力该如何计算测得？把它看成隔水水头压力该如何计算测得？把它看成隔水层不妥吧？层不妥吧？ 3 3、轧钢区基坑回填时使用透水性差的、轧钢区基坑回填时使用透水性差的回填材料分层夯实，阻隔卵石层中的水流回填材料分层夯实，阻隔卵石层中的水流入回填土区，渗入到下基底强风化岩层中。入回填土区，渗入到下基底强风化岩层中。 l这这个个论论坛坛是是网网友友之之间
134、间的的一一种种交交流流，结结合合具具体体工工程程讨讨论论也也是是一一种种很很好好的的方方法法，可可以以加加深深对对基基本本概概念念的的理理解解。有有些些网网友友希希望望能能对对具具体体工工程程提提一一些些具具体体的的意意见见，但但由由于于工工程程问问题题是是很很复复杂杂的的，在在考考虑虑工工程程问问题题时时一一般般要要看看有有关关的的资资料料，甚甚至至要要看看现现场场，才才可可以以发发表表些些比比较较肯肯定定的的意意见见。而而在在网网上上，对对情情况况的的了了解解可可能能是是极极其其片片面面的的，甚甚至至还还没没有有形形成成整整体体的的概概念念，在在这种情况下，就说不准确。这种情况下，就说不准
135、确。l这是一个很大的项目，地质条件也并不很这是一个很大的项目，地质条件也并不很简单，勘察为什么不作抽水试验？他们认简单，勘察为什么不作抽水试验？他们认为有什么理由可以不做抽水试验？他们在为有什么理由可以不做抽水试验？他们在勘察报告中对风化岩的透水性是怎么评价勘察报告中对风化岩的透水性是怎么评价的？设计根据什么资料要打那么多的抗浮的？设计根据什么资料要打那么多的抗浮锚桩，他们的理由是什么？这些都需要沟锚桩，他们的理由是什么？这些都需要沟通以后才能判断，你提的这些问题都是很通以后才能判断，你提的这些问题都是很关键的，对工程造价，对质量安全都是至关键的，对工程造价，对质量安全都是至关重要的问题，一般
136、这些有争议的问题都关重要的问题，一般这些有争议的问题都要经过专家会议讨论，取得共识后作决断。要经过专家会议讨论，取得共识后作决断。l如如果果井井的的基基底底是是落落在在不不透透水水的的基基岩岩里里，那那底底板板上上当当然然没没有有浮浮力力作作用用，就就像像站站在在游游泳泳池池里里，脚脚底底下下是是没没有有向向上上的的浮浮力力作作用用一一样样的的，但但身身体体上上是是有有浮浮力力作作用用的的，这这是是一一种种体体积积力力。除除非非脚脚底底下下与与池池的的底底部部固固定定来来平平衡衡这这个个浮浮力力。工工程程上上就就比比较较复复杂杂了了，关关键键是是对对风风化化岩岩透透水水性性的的估估计计，要要有
137、有试试验验数数据据，这这就就要要靠靠岩岩土土工工程程师师来来做做试试验验和和评评价价了了。没没有有数数据据，那那就就拍拍脑脑袋袋，只只好好往往偏偏于于安安全全的的方方面面拍拍，于于是是可可能能就就浪浪费费了了。要要节节约约造造价价是是要要做做工工作作的的，勘勘察察试试验验费费用用不不愿愿意意多多化化，就就在在基基础础设设计计上上做做冤冤大头，就大把的钱扔在地底下。大头，就大把的钱扔在地底下。另外一个工程的情况另外一个工程的情况l现在遇到设计人员提出的一个问题现在遇到设计人员提出的一个问题: :地下地下室周围是透水性填土室周围是透水性填土, ,但地下室底版下是但地下室底版下是隔水层泥岩隔水层泥岩
138、, ,设计人员所由于底版与泥岩设计人员所由于底版与泥岩之间无水之间无水, ,即使将来地下室四周填土层中即使将来地下室四周填土层中有水有水, ,地下室也不会浮起来地下室也不会浮起来, ,请问地下室请问地下室有无浮力跟底版下有无水有关系吗有无浮力跟底版下有无水有关系吗? ?我认我认为毫无关系为毫无关系, ,可设计人员和业主认为底版可设计人员和业主认为底版下无水就不用考虑抗浮了。下无水就不用考虑抗浮了。 1.底板下面是泥岩，如何保证两者之间没底板下面是泥岩，如何保证两者之间没有间隙？有间隙？2.只要有间隙，水就能往里渗，只要有水，只要有间隙，水就能往里渗，只要有水，哪怕是微裂隙，就能形成连通条件，就
139、哪怕是微裂隙，就能形成连通条件，就能传递静水压力，就有浮力；能传递静水压力，就有浮力；3.工程中，许多因素都使底板和泥岩之间工程中，许多因素都使底板和泥岩之间不能密贴。例如，混凝土结硬时的体积不能密贴。例如，混凝土结硬时的体积收缩，就能形成许多微裂缝，你可以请收缩，就能形成许多微裂缝，你可以请教设计人员如何使底板混凝土不收缩。教设计人员如何使底板混凝土不收缩。还是还是旋流井的问题旋流井的问题l旋流井处底板如按透水岩石计算，按勘旋流井处底板如按透水岩石计算，按勘察单位提供的水位计算底板水压力值是察单位提供的水位计算底板水压力值是否太大了。基础底板如何做才能抵抗否太大了。基础底板如何做才能抵抗30
140、0kPa300kPa的水压力。的水压力。因采用逆作法施工，卵石和岩石层的摩因采用逆作法施工，卵石和岩石层的摩阻力可达阻力可达100-200kPa100-200kPa，这么大的摩阻力，这么大的摩阻力作用在井壁之上，设计单位还有必要在作用在井壁之上，设计单位还有必要在井底布置抗浮锚桩吗？井底布置抗浮锚桩吗？ l如果要利用侧壁的摩阻力，则施工时如如果要利用侧壁的摩阻力，则施工时如何保证能发挥摩阻力的工程措施是至关何保证能发挥摩阻力的工程措施是至关重要的。重要的。l即使利用侧壁摩阻力能平衡浮力，也不即使利用侧壁摩阻力能平衡浮力，也不完全能替代抗浮桩，这是因为需要底板完全能替代抗浮桩，这是因为需要底板来
141、传递浮力。来传递浮力。l底板将承受很大的弯矩，底板的厚度与底板将承受很大的弯矩，底板的厚度与配筋将非常可观。配筋将非常可观。l以以35m深度、深度、20m直径的园井为例计算如直径的园井为例计算如下；下；l旋流井上的作用力：井的自重重力旋流井上的作用力：井的自重重力Ql侧壁摩阻力合力侧壁摩阻力合力F，底部浮力合力，底部浮力合力PFPQl抗浮安全系数由下式计算：抗浮安全系数由下式计算：l如果安全系数满足要求，抗浮稳定性没如果安全系数满足要求，抗浮稳定性没有问题，但有问题，但20m直径园井底板承受由浮力直径园井底板承受由浮力形成的跨中弯矩可由下式计算：形成的跨中弯矩可由下式计算：l如果设置了抗浮桩，
142、浮力直接由抗浮桩如果设置了抗浮桩，浮力直接由抗浮桩平衡，底板只承受土压力的弯矩。平衡，底板只承受土压力的弯矩。复杂地形的分析评价复杂地形的分析评价l丘陵地带丘陵地带, ,场地多半是挖高填低形成平坦地场地多半是挖高填低形成平坦地形形, ,地层由人工素填土层地层由人工素填土层, ,粉质黏土层粉质黏土层, ,砂泥砂泥岩互层组成岩互层组成, ,地下水都是上层滞水。最近遇地下水都是上层滞水。最近遇到这个工程到这个工程, ,钻探时钻探时, ,因为才新近回填因为才新近回填, ,且雨且雨水较少，钻探深度范围内未见地下水水较少，钻探深度范围内未见地下水, ,但是但是由于这个项目包括了很多地下室由于这个项目包括了
143、很多地下室( (且深浅不且深浅不一一, ,有有4 425m),25m),有些直接在挖方区有些直接在挖方区, ,直接在直接在砂泥岩上砂泥岩上, ,有些可能上部有一定厚度的人工有些可能上部有一定厚度的人工素填土层和粉质粘土层。素填土层和粉质粘土层。 l现在设计要我们一定要提供一个设计抗现在设计要我们一定要提供一个设计抗浮水位浮水位, ,我觉得很困难我觉得很困难, ,因为上层滞水只因为上层滞水只是形成局部的饱和是形成局部的饱和, ,而且不能形成统一的而且不能形成统一的地下水位地下水位, ,我如果提高了我如果提高了, ,可能使之不经可能使之不经济济, ,提低了提低了, ,又有可能会不会由于偶然的又有可
144、能会不会由于偶然的暴雨造成排水不通畅暴雨造成排水不通畅, ,在填土中或基岩裂在填土中或基岩裂隙中达到局部的饱和。隙中达到局部的饱和。 l你你这这个个问问题题有有一一定定的的普普遍遍意意义义，但但确确实实还还没没有有非非常常成成熟熟、有有效效的的方方法法来来估估计计由由于于地地面面排排水水不不畅畅所所产产生生的的地地下下水水位位的的变变化。化。l由由于于人人类类的的工工程程活活动动，改改变变了了地地貌貌和和地地形形，改改变变了了地地面面水水的的排排水水、滯滯留留条条件件，也也改改变变了了地地下下水水的的渗渗透透、赋赋存存的的条条件件，在在填填土土中中地地下下水水位位一一般般都都会会上上升升。对对
145、这这种种水水位位的的变变化化只只能能实实测测，而而很很难难作作定定量量的预测。的预测。 l你你可可能能需需要要从从整整个个区区域域来来分分析析，场场地地平平整整回回填填以以前前的的地地形形地地貌貌特特点点，地地面面的的径径流流情情况况，回回填填时时有有没没有有处处理理了了还还是是填填塞塞了了这这些些原原地地面面的的排排水水通通道道？建建造造了了工工程程以以后后，对对降降雨雨以以后后地地面面水水的的径径流流和和入入渗渗有有什什么么影影响响，是是否否能能够够比比较较快快地地排排水水，有有没没有有滯滯留留的的条条件件，地地区区的的暴暴雨雨历历史史资资料料如如何何，考考虑虑最最不不利利的的条条件件估估
146、计计浸浸润润水水位位可可能能达达到到多多少少标标高高。也也可可能能已已经经采采取取一一些些工工程程措措施施来来减减少少不不利利的影响，从而可以降低浸润水位。的影响，从而可以降低浸润水位。6.抗浮验算的条件与设计表达式抗浮验算的条件与设计表达式l我我这这里里有有一一个个抗抗浮浮问问题题向向您您请请教教：现现有有一一高高层层建建筑筑（2727层层），地地下下室室两两层层半半，地地面面标标高高43.0m43.0m，地地下下室室底底面面标标高高34.0m34.0m，桩桩基基础础，勘勘察察提提出出的的抗抗浮浮水水位位为为38.0m38.0m。请请问问抗抗浮浮措措施施是是打打地地锚锚好好，还还是是降降水水
147、施施工工，采采取取结结构构措措施施好好呢呢？现现在在我我们们这这地地方方只只要要是是高高层层地地下下室室，均均一一律律采采用用地地锚锚抗抗浮浮，我我总总觉觉得得不不妥妥，打打地地锚锚费费时时又又费费钱钱，经经济济效效益益没没有有降降水水施施工工，地地下室底板采取结构措施好，您认为呢？下室底板采取结构措施好，您认为呢？l抗抗浮浮验验算算要要分分别别不不同同的的工工况况进进行行，不不同同的的工工况况，浮浮力力和和压压载载的的条条件件是是不不同同的的，不不能能一一概概而而论论，“只只要要是是高高层层地地下下室室，均均一一律律采采用用地地锚锚抗抗浮浮”的的说说法法显显然然是是不不全面的。全面的。l对对
148、于于高高层层主主楼楼的的地地下下室室，在在使使用用阶阶段段，一一般般抗抗浮浮稳稳定定性性是是没没有有问问题题的的。裙裙房房的的重重力力如如果果不不足足以以克克服服浮浮力力，则则可可能能需需要要布置抗浮桩或抗浮锚杆。布置抗浮桩或抗浮锚杆。l在在地地下下室室施施工工阶阶段段，当当地地下下室室的的侧侧墙墙已已经经做做好好，如如果果停停止止了了降降水水，即即浮浮力力已已经经产产生生，而而荷荷载载最最小小的的时时候候是是最最危危险险的的，但但你你们们这这个个高高层层采采用用了了桩桩基基，桩桩基基本本身身是能够承受拉力的，因此也没有问题。是能够承受拉力的，因此也没有问题。l抗抗浮浮问问题题比比较较严严重重
149、是是纯纯地地下下车车库库，上上面面没没有有楼楼房房，只只覆覆了了些些土土做做绿绿化化，在在使使用用阶阶段段很很可可能能抗抗浮浮验验算算也也通通不不过过，这这时时候候需要设抗浮桩或抗浮锚杆。需要设抗浮桩或抗浮锚杆。l如如果果使使用用阶阶段段验验算算抗抗浮浮没没有有问问题题，不不需需要要设设抗抗浮浮桩桩的的话话，则则应应注注意意施施工工期期的的验验算算。也也就就是是当当地地下下室室的的侧侧墙墙已已经经做做好好，顶顶板板和和覆覆土土荷荷载载尚尚未未施施加加时时，千千万万不不能能因因为为施施工工不不再再需需要要降降水水而而将将其其停停了了，如如果果停停止止了了降降水水，地地下下车车库库肯肯定定要要浮浮
150、起起来来的。的。关于抗浮验算的有关规定关于抗浮验算的有关规定l欧欧洲洲规规范范对对抗抗浮浮稳稳定定性性验验算算列列为为一一种种设设计计的的极极限限状状态态，“由由于于水水的的浮浮力力或或其其他他竖竖向向力力引引起起结结构构物物或或岩岩土土体体平平衡衡的的丧丧失失，这这种种极极限限状状态简称为态简称为UPLUPL。”4l我我国国国国家家标标准准建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范GB50007-2001第第3.0.2条条第第6款款规规定定：“当当地地下下水水埋埋藏藏较较浅浅，建建筑筑地地下下室室或或地地下下构构筑筑物物存存在在上上浮浮问问题题时时，尚尚应应进进行行抗抗浮浮验验算算。”但但没没
151、有规定抗浮验算的设计表达式。有规定抗浮验算的设计表达式。5l行行业业标标准准建建筑筑桩桩基基技技术术规规范范JGJ94-2008第第3.1.3条条第第5款款规规定定：“对对于于抗抗浮浮、抗抗拔拔桩桩基基，应应进进行行基基桩桩和和群群桩桩的的抗抗拔拔承承载载力力验验算算。”后后续续条条文文规规定定了了基基桩桩抗抗拔拔承承载载力力的的确确定定方方法法，但但同同样样没没有有给给出出抗抗浮稳定性验算的设计表达式。浮稳定性验算的设计表达式。6l北北京京市市标标准准北北京京地地区区建建筑筑地地基基基基础础勘勘察察设设计计规规范范DBJ01-501-92第第4.2.1条条规规定定：“当当地地下下水水位位高高
152、于于地地下下建建筑筑底底板板时时，应应进进行行抗抗浮浮验验算算。”也也没没有有给给出出设设计计表表达式。达式。7l上上海海市市标标准准地地基基基基础础设设计计规规范范DGJ08-11-1999中中共共有有3个个有有关关抗抗浮浮稳稳定定性性验验算算的的条文。条文。8l（1 1）第第5.7.95.7.9条条，规规定定：“箱箱形形基基础础在在施施工工、使使用用阶阶段段均均应应验验算算抗抗浮浮稳稳定定性性。在在抗抗浮浮稳稳定定验验算算中中，基基础础及及上上覆覆土土的的自自重重分分项项系系数数取取1.01.0；地地下下水水对对箱箱形形基基础础的的浮浮力力作作用分项系数取用分项系数取1.21.2。”lF=
153、1.2 p A QQFl（2）第第6.2.7条条规规定定：“单单桩桩抗抗拔拔承承载载力力应应符合下式要求：符合下式要求：l式中式中N作用于单桩的竖向上拔力设计值作用于单桩的竖向上拔力设计值（kN）；）；l单桩竖向抗拔承载力设计值（单桩竖向抗拔承载力设计值（kN）。）。对于由抗拔静载荷试验求得极限抗拔承载力对于由抗拔静载荷试验求得极限抗拔承载力或者根据规范的极限抗拔侧摩阻力计算得到或者根据规范的极限抗拔侧摩阻力计算得到的极限抗拔承载力，抗拔承载力设计值等于的极限抗拔承载力，抗拔承载力设计值等于极限抗拔承载力除以极限抗拔承载力除以1.6的抗力分项系数。的抗力分项系数。l（3）这本规范的第）这本规范
154、的第11.9.4条还规定：条还规定：采采用垂直土层锚杆抵抗建筑物浮力产生的用垂直土层锚杆抵抗建筑物浮力产生的上拔力时，应按下式验算建筑物的整体上拔力时，应按下式验算建筑物的整体抗浮稳定性抗浮稳定性：l式式中中Wd浮浮力力作作用用设设计计值值（kN），浮浮力力作用分项系数取作用分项系数取1.05；ln土层锚杆总数；土层锚杆总数；l单锚抗拔承载力设计值（单锚抗拔承载力设计值（kN）；）；lGd地地下下建建筑筑结结构构自自重重设设计计值值（kN），自自重重分项系数取分项系数取1.0。l在在上上述述3条条规规定定中中，第第5.7.9条条写写得得比比较较完完整整，虽虽然然没没有有设设计计表表达达式式，把
155、把分分项项系系数数的的取取值值都都作作了了规规定定，浮浮力力分分项项系系数数取取1.2，结结构构自自重重分分项项系系数数取取1.0。但但这这条条完完全全是是依依靠靠结结构构自自重重平平衡衡浮浮力力，没没有有讨讨论论到到结结构构自自重重平平衡衡不不了了浮浮力力时时怎怎么么办办的的问题。问题。l第第6.2.7条条是是采采用用抗抗拔拔桩桩时时的的设设计计表表达达式式，明明确确了了抗抗力力分分项项系系数数取取用用1.6，但但没没有有对对浮浮力力设设计计值值如如何何计计算算作作出出规规定定，如如果果联联系系到到第第5.7.6条条的的规规定定，取取浮浮力力的的分分项项系系数数为为1.2，则则这这一一条条的
156、的方方法法也就完整了。也就完整了。l第第11.9.4条条的的规规定定可可能能存存在在比比较较大大的的问问题题，单单锚锚极极限限抗抗拔拔承承载载力力除除以以2.02.5的的分分项项系系数数，所所得得到到的的其其实实并并不不是是设设计计值值，而而是是单单锚锚的的容容许许承承载载力力。实实际际上上公公式式（9.2）是是双双安安全全系系数数的的设设计计表表达达式式，2.02.5是是抗抗力力的的均均质质系系数数，而而1.05是荷载的超载系数。是荷载的超载系数。l由由上上述述分分析析可可知知，我我国国现现行行的的几几本本设设计计规规范范，对对抗抗浮浮稳稳定定性性验验算算的的规规定定都都不不是是十十分分全全
157、面面，有有些些规规范范没没有有设设计计表表达达式式的的规定，也没有如何取用系数的规定。规定，也没有如何取用系数的规定。l针针对对你你提提出出的的问问题题，我我的的看看法法是是：如如果果箱箱形形基基础础不不能能满满足足抗抗浮浮稳稳定定性性的的要要求求，需需要要加加抗抗浮浮桩桩的的话话，浮浮力力的的系系数数取取1.2，结结构构自自重重的的系系数数取取1.0，桩桩的的分分项项系系数数用用1.6，即即取取用用桩桩抗抗浮浮承承载载力力的的设设计计值值，极极限抗浮承载力除以分项系数限抗浮承载力除以分项系数1.6求得。求得。7.抗浮失效案例分析抗浮失效案例分析l请问地下室真的会浮起来吗？地下室的请问地下室真
158、的会浮起来吗？地下室的底板很厚，自重很大，浮力真的有那么底板很厚，自重很大，浮力真的有那么大吗？大吗？ l如如果果是是纯纯地地下下室室，以以顶顶面面填填土土压压重重的的方方式式平平衡衡浮浮力力，那那么么无无论论在在施施工工阶阶段段或或者者使使用用阶段，上浮的危险性还是比较大的。阶段，上浮的危险性还是比较大的。l尽尽管管设设计计时时，抗抗浮浮稳稳定定性性验验算算具具有有一一定定的的安安全全度度，但但由由于于施施工工不不能能实实现现设设计计所所考考虑虑的的工工况况，或或者者设设计计没没有有验验算算最最不不利利的的施施工工情情况况，一一旦旦这这种种情情况况发发生生，上上浮浮就就有有可可能能出现。出现
159、。l例例如如，验验算算抗抗浮浮稳稳定定性性时时把把填填土土重重力力和和地地下室结构的自重都考虑在内，这并没有错。下室结构的自重都考虑在内，这并没有错。l但实际上当浮力产生的时候，是不是填土已但实际上当浮力产生的时候，是不是填土已经完成，是不是结构自重已经形成，那不一经完成，是不是结构自重已经形成，那不一定。比方说，基坑开挖时采用止水帷幕和坑定。比方说，基坑开挖时采用止水帷幕和坑内降水，在浇筑底板时，坑内的降水井管就内降水，在浇筑底板时，坑内的降水井管就成为浇筑混凝土的障碍，这时候能不能停止成为浇筑混凝土的障碍，这时候能不能停止降水，将井管拔掉？此时如果停止了降水，降水，将井管拔掉？此时如果停止
160、了降水，当底板浇筑以后，作用在底板上的浮力已经当底板浇筑以后，作用在底板上的浮力已经产生，而此时地下室的顶板尚未浇筑，顶面产生，而此时地下室的顶板尚未浇筑，顶面的填土尚未填筑，没有出现抗浮稳定验算时的填土尚未填筑，没有出现抗浮稳定验算时考虑的这些重力，你说会不会浮起来？考虑的这些重力，你说会不会浮起来？ 要要保保证证不不产产生生上上浮浮的的事事故故，要要么么不不停停止止降降水水，以以后后再再来来处处理理这这些些井井管管，要要么么设设计计时时就就不不考考虑虑顶顶板板和和填填土土的的自自重重，采采取取增增加加抗抗拔拔桩桩的的措措施来平衡浮力。施来平衡浮力。l还还有有一一种种情情况况是是地地下下水水
161、位位超超过过了了设设计计时时考考虑虑的的水水位位，也也就就是是所所说说发发生生了了设设计计时时没没有有能能考考虑的附加荷载，那当然也会发生上浮的事故。虑的附加荷载，那当然也会发生上浮的事故。l事事实实上上，上上面面讲讲到到的的这这些些原原因因所所产产生生的的地地下下室室上上浮浮事事故故，都都有有发发生生过过。地地下下室室上上浮浮是是非非常常严严重重的的工工程程事事故故，上上浮浮时时地地下下室室可可能能开开裂裂，而而且且会会倾倾斜斜，修修复复和和加加固固都都很很困困难难，也也有有可可能报废的。能报废的。l在在19961996年年，海海口口市市曾曾经经发发生生过过2 2层层地地下下室室浮浮出出地地
162、面面的的事事故故。那那年年9 9月月1919日日2121日日，海海口口市市经经受受到到1212级级台台风风的的袭袭击击，拌拌有有400mm400mm以以上上的的大大暴暴雨雨，海海水水位位高高出出海海岸岸边边地地下下水水位位，局局部部地地带带产产生生海海水水倒倒灌灌现现象象。2121日日凌凌晨晨，在在巨巨声声呼呼啸啸之之后后，似似觉觉地地动动楼楼摇摇，但但见见深深埋埋地地下下，体体积积达达3 3万万立立方方米米以以上上的的巨巨型型地地下下室室，突突然然窜窜出出地地面面5 56m6m。1212l这这个个地地下下室室底底面面积积3040m3040m2 2，自自重重149280kN149280kN，上
163、上浮浮以以后后呈呈西西高高东东低低，西西端端吃吃水水深深度度4.85m4.85m，东东端端吃吃水水深深度度5.95m5.95m，平平均均吃吃水水深深度度5.4m5.4m，而而单单位面积的抗浮能力可由下式计算：位面积的抗浮能力可由下式计算：lkPakPal与与浮浮力力54kPa54kPa比比较较，相相差差的的5kPa5kPa主主要要是是由由地地下下室室内内留留有有30cm30cm积积水水以以及及下下黏黏附附着着从从持持力力层层带带上上来来的的土土体体。从从这这个个上上浮浮的的地地下下室室浮浮力力平平衡衡的的分分析析来来看看，在在抗抗浮浮失失稳稳的的过过程程中中，地地下下室室与与土土体体之之间间的
164、的摩摩擦擦力力非非常常小小，因因此此在在抗抗浮浮分分析析中中，不不宜考虑摩擦力的阻浮作用。宜考虑摩擦力的阻浮作用。8.抗浮设计案例分析抗浮设计案例分析l上上部部结结构构：1-13轴轴2-21轴轴为为本本工工程程两两处处独独立立的的商商场场和和电电影影院院部部分分，为为地地上上3层层，地地下下2层层，高高度度20.4米米。采采用用现现浇浇钢钢筋筋混混凝凝土土框框架架结结构构。楼楼、屋屋面面采采用用现现浇浇钢钢筋筋混混凝凝土土梁梁板板；1-1轴轴1-13轴轴为为本本工工程程办办公公部部分分，为为地地上上12层层，地地下下2层层，高高度度59.0m。采采用用现现浇浇钢钢筋筋混混凝凝土土框框架架-核核
165、心心筒筒结结构构。楼楼、屋屋面面采采用用现现浇浇钢钢筋筋混混凝凝土土梁板。梁板。l本工程的地下部分，由大面积的地下二本工程的地下部分，由大面积的地下二层组成，不具有人防功能。采用现浇钢层组成，不具有人防功能。采用现浇钢筋混凝土框架结构。楼面采用现浇钢筋筋混凝土框架结构。楼面采用现浇钢筋混凝土梁板。柱网混凝土梁板。柱网84008400mm。地下。地下室底板采用梁板结构，板厚为室底板采用梁板结构，板厚为500mm，板顶标高为：板顶标高为：-8.800mm，底板底标高：，底板底标高：-9.300m。室内外高差为：。室内外高差为：300mm。地下。地下二层顶板采用二层顶板采用180mm厚，厚，C30混
166、凝土，混凝土，双层双向配筋。双层双向配筋。l办公部分地下一层顶楼面板厚为：办公部分地下一层顶楼面板厚为：180mm。商场部分在地下一层顶板开洞。商场部分在地下一层顶板开洞的相邻楼板加厚到的相邻楼板加厚到200mm，其余部分楼，其余部分楼板厚度为：板厚度为：150mm，边梁加大到，边梁加大到600800mm。由于地下室面积较大，且。由于地下室面积较大，且与主体地下部分连在一起，为解决温度与主体地下部分连在一起，为解决温度收缩产生裂缝以及沉降差异等问题，在收缩产生裂缝以及沉降差异等问题，在结构纵横向设置多条结构纵横向设置多条0.8m宽的后浇带。宽的后浇带。l1月下旬发现地下室出现结构性裂缝，在月下
167、旬发现地下室出现结构性裂缝，在地下二层的顶板处，局部框架梁柱的节地下二层的顶板处，局部框架梁柱的节点区域都出现了裂缝，在地下室的底板点区域都出现了裂缝，在地下室的底板出现了连通的出现了连通的T字形裂缝。裂缝分布区域字形裂缝。裂缝分布区域主要集中在：主要集中在：1822轴下沉广场处。在轴下沉广场处。在框架梁柱的节点附近，框架柱在接近梁框架梁柱的节点附近，框架柱在接近梁底处出现了水平裂缝，框架梁在接近柱底处出现了水平裂缝，框架梁在接近柱处出现了垂直或斜裂缝。以处出现了垂直或斜裂缝。以21轴上的一轴上的一个圆柱（柱个圆柱（柱1）和）和22轴上的一个方柱（柱轴上的一个方柱（柱2）裂缝最为严重。）裂缝最
168、为严重。底板裂缝分布底板裂缝分布底板抬高量等值线底板抬高量等值线应急处理措施应急处理措施 l1 1、安排变形及裂缝观测：、安排变形及裂缝观测：l对相关区域地下二层底板及顶板标高测对相关区域地下二层底板及顶板标高测定，并观测其变化情况；定，并观测其变化情况；l在地下二层相关区域内设置稳定的观测在地下二层相关区域内设置稳定的观测点（测点位置如附图点（测点位置如附图1 1所示），进行二等所示），进行二等水准测量，每水准测量，每2424小时应观测两次，并做小时应观测两次，并做好详细记录及对比数值，及时提供各方好详细记录及对比数值，及时提供各方单位；单位；l2 2、采取底板开孔排水卸荷措施，在底板、采取
169、底板开孔排水卸荷措施，在底板相应位置开孔，并取得底板水压力数据。相应位置开孔，并取得底板水压力数据。考虑实施条件，开凿考虑实施条件，开凿500mm500mm500mm500mm的孔的孔坑，局部以小孔穿透底板，并设置滤网坑，局部以小孔穿透底板，并设置滤网防止土体流失，测定水压，并记录涌水防止土体流失，测定水压，并记录涌水量，及时排出涌出的水。量，及时排出涌出的水。l3 3、在此区域地下二层顶板上按设计的要、在此区域地下二层顶板上按设计的要求进行覆土加载。求进行覆土加载。地下室结构性裂缝产生原因分析地下室结构性裂缝产生原因分析l地下室底板上浮时由于遭受周围建筑物地下室底板上浮时由于遭受周围建筑物的
170、制约，形成了不均匀的上浮变形，根的制约，形成了不均匀的上浮变形，根据实测数据，计算的整体挠曲矢高比据实测数据，计算的整体挠曲矢高比（上浮变形量与平均跨距之比）约为（上浮变形量与平均跨距之比）约为6左右，已超过钢筋混凝土板所能承受的左右，已超过钢筋混凝土板所能承受的挠曲变形。挠曲变形。l地下室底板各测点间的局部挠度如以平地下室底板各测点间的局部挠度如以平均斜率计算，则计算结果如表所示。平均斜率计算，则计算结果如表所示。平均斜率从均斜率从2.416.016.0，对比上抬量等，对比上抬量等值线，可以发现裂缝发展的方向与等值值线，可以发现裂缝发展的方向与等值线密集的趋势是一致的。线密集的趋势是一致的。
171、l为采取释放水压力并在下沉式广场覆土为采取释放水压力并在下沉式广场覆土以后，底板上抬量的回沉与时间的关系以后，底板上抬量的回沉与时间的关系曲线，采取应急措施后十天内底板迅速曲线，采取应急措施后十天内底板迅速回沉，并趋于稳定。上抬变形量中有回沉，并趋于稳定。上抬变形量中有3/43/4是回沉了，只有是回沉了，只有1/41/4左右的变形是不可恢左右的变形是不可恢复的变形，说明所采取的应急措施是有复的变形，说明所采取的应急措施是有效的。效的。原因分析原因分析l本工程在设计上存在先天的缺陷，再加上施工本工程在设计上存在先天的缺陷，再加上施工过程中过早停止降水，在设计表达式中作为抗过程中过早停止降水，在设
172、计表达式中作为抗浮作用的结构自重及覆土自重尚未完全施加时浮作用的结构自重及覆土自重尚未完全施加时就停止了降水，致使地下水形成的上浮力超过就停止了降水，致使地下水形成的上浮力超过了已建结构的重力，产生地下室底板上浮。但了已建结构的重力，产生地下室底板上浮。但由于下沉式广场四周建筑物的结构制约，形成由于下沉式广场四周建筑物的结构制约，形成了地下室底板中部拱起，底板顶部钢筋出现塑了地下室底板中部拱起，底板顶部钢筋出现塑性变形，混凝土开裂，地下室的一些梁柱也同性变形，混凝土开裂，地下室的一些梁柱也同时出现由于过大的剪应力所造成的竖直裂缝、时出现由于过大的剪应力所造成的竖直裂缝、水平裂缝与斜裂缝。水平裂
173、缝与斜裂缝。l设设计计计计算算书书的的抗抗浮浮验验算算公公式式中中，所所采采用用的的浮浮力力系系数数取取值值为为1.05和和桩桩的的抗抗拔拔承承载载力力的的分分项项系系数数取取值值为为1.6之之间间存存在在不不匹匹配配，导致设计所用的抗浮安全度偏低。导致设计所用的抗浮安全度偏低。l采采用用抗抗拔拔性性能能比比较较差差的的管管桩桩作作为为抗抗浮浮桩桩，同同时时选选用用了了33m的的桩桩长长又又过过长长，致致使使接接头头过过多多，在在浮浮力力作作用用下下发发生生接接头头被被拉拉断断的的可能性增大，容易使抗浮桩失效。可能性增大，容易使抗浮桩失效。l以以某某号号柱柱为为例例，作作用用在在柱柱下下底底板
174、板计计算算面面积积上上的的浮浮力力值值5425.0kN5425.0kN（乘乘以以1.051.05系系数数）和和结结构构及及覆覆土土自自重重2487.7kN2487.7kN（乘乘以以1.01.0系系数数），单单桩桩承承载载力力采采用用700kN700kN（分分项项系系数数取用取用1.61.6），则计算的桩数由下式求得：），则计算的桩数由下式求得：l如如果果按按上上海海地地基基基基础础设设计计规规范范规规定定，浮浮力力应应乘乘以以1.201.20系系数数，则则为为6210.0kN6210.0kN，相相应应的的单单桩桩承承载载力力也也采采用用700kN700kN，则则计计算算的的桩数由下式求得：桩数
175、由下式求得：l如如果果浮浮力力值值用用5425.0kN5425.0kN，相相应应的的单单桩桩承承载载力力采采用用560kN560kN（安安全全系系数数取取2.02.0）则则计计算的桩数由下式求得：算的桩数由下式求得：l由于系数的不匹配，使有些承台下的桩由于系数的不匹配，使有些承台下的桩数少了，使每根抗浮桩大约超载了数少了，使每根抗浮桩大约超载了1015。l施工在浇筑地下室底板时就停止了降水，施工在浇筑地下室底板时就停止了降水，这不符合验算抗浮稳定性时计入了结构这不符合验算抗浮稳定性时计入了结构和覆土自重的设计状况。此外，采用预和覆土自重的设计状况。此外，采用预应力管桩作为抗浮桩，桩长取应力管桩
176、作为抗浮桩，桩长取33m33m，致使，致使桩的接头比较多。这两个因素都对抗浮桩的接头比较多。这两个因素都对抗浮稳定性是不利的。稳定性是不利的。对底板开裂的修复加固处理对底板开裂的修复加固处理l比较了设置抗浮锚杆和压重两种方案。比较了设置抗浮锚杆和压重两种方案。加固设计时，考虑到底板的上抬变形量加固设计时，考虑到底板的上抬变形量已远远超过了桩的抗拔承载力所对应的已远远超过了桩的抗拔承载力所对应的变形量，判断抗浮桩均已失效，因此浮变形量，判断抗浮桩均已失效，因此浮力扣除结构自重以后，全部由锚杆或者力扣除结构自重以后，全部由锚杆或者压重来平衡。压重来平衡。l加固锚杆的数量比较多，因此采用锚杆加固锚杆
177、的数量比较多，因此采用锚杆加固方案时对底板整体性的损伤比较严加固方案时对底板整体性的损伤比较严重；采用压重方案的施工比较方便，但重；采用压重方案的施工比较方便，但对地下室使用面积的影响比较大。经过对地下室使用面积的影响比较大。经过方案比较的结果，最终采用压重方案加方案比较的结果，最终采用压重方案加强地下室的抗浮能力，在压重满足抗浮强地下室的抗浮能力，在压重满足抗浮设计要求以后再封堵排水孔，并修补混设计要求以后再封堵排水孔，并修补混凝土结构的裂缝。凝土结构的裂缝。9.消减浮力的工程措施消减浮力的工程措施l在讨论在讨论旋流井的旋流井的底板承受那么大的水压力的问底板承受那么大的水压力的问题，我提出了
178、可以做题，我提出了可以做“大面积的静力释放层大面积的静力释放层”，即在井的底部集水抽掉，在上海的，即在井的底部集水抽掉，在上海的88层金茂层金茂大厦就做了这种消减水压力的静力释放层。现大厦就做了这种消减水压力的静力释放层。现在对于风化岩的透水性有不同的估计，先按最在对于风化岩的透水性有不同的估计，先按最不利的估计设计静力释放层，如果出现了确实不利的估计设计静力释放层，如果出现了确实透水性不大的情况，那仅是抽水设备的设计能透水性不大的情况，那仅是抽水设备的设计能力没有用足的问题，根本没有什么大的风险，力没有用足的问题，根本没有什么大的风险，这样做肯定比这样做肯定比2000多根锚桩节省多了。多根锚
179、桩节省多了。l上海金茂大厦裙房基础的面积上海金茂大厦裙房基础的面积15000m2，基坑开挖深度基坑开挖深度15.5m，设置了大面积静力，设置了大面积静力释放层以消减地下水浮力，降低对基础释放层以消减地下水浮力，降低对基础底板的浮托力，使底板的厚度从传统设底板的浮托力，使底板的厚度从传统设计的计的1.5m2.0m减少到减少到0.6m。l除了上述超挖和坑底被动抗力的缺失之除了上述超挖和坑底被动抗力的缺失之外，基坑工程施工的第三个顽症就是乱外，基坑工程施工的第三个顽症就是乱弃土。尽管，在基坑设计中，对基坑周弃土。尽管，在基坑设计中，对基坑周围的地面荷载也作了规定，设计考虑了围的地面荷载也作了规定，设
180、计考虑了一定数量的地面荷载所产生的土压力，一定数量的地面荷载所产生的土压力，留有一定的裕度，但施工也经常在基坑留有一定的裕度，但施工也经常在基坑周边堆放超过规定的重物，包括建筑材周边堆放超过规定的重物，包括建筑材料和弃土。由于坑边超载而产生的围护料和弃土。由于坑边超载而产生的围护结构过大变形，甚至基坑破坏的事故时结构过大变形，甚至基坑破坏的事故时有发生，直到最近挤到了一幢小高层。有发生，直到最近挤到了一幢小高层。l对于重大工程事故，除了责任查处和经对于重大工程事故，除了责任查处和经济理赔之外，在技术上展开充分的讨论，济理赔之外，在技术上展开充分的讨论，分析事故产生的力学机理，从保证实现分析事故
181、产生的力学机理，从保证实现设计安全度控制的角度进行技术上的总设计安全度控制的角度进行技术上的总结，发挥反面教材的作用，是岩土工程结，发挥反面教材的作用，是岩土工程界值得重视的一件工作，也应该是岩土界值得重视的一件工作，也应该是岩土工程师继续教育的重要内容。工程师继续教育的重要内容。l对于这一工程事故，需要根据现场检测对于这一工程事故，需要根据现场检测的资料，抽象出体系破坏的力学模型，的资料，抽象出体系破坏的力学模型，进行事故的机理分析。进行事故的机理分析。l在软土地区，地面堆载究竟能产生多大在软土地区，地面堆载究竟能产生多大的水平推力和多大的水平位移？事故现的水平推力和多大的水平位移？事故现场
182、的资料当然是最直接的，如果不充分，场的资料当然是最直接的，如果不充分，可以借鉴其他的资料佐证，进行工程类可以借鉴其他的资料佐证，进行工程类比分析，这也是岩土工程师很常用和很比分析，这也是岩土工程师很常用和很有效的分析思考工程问题的方法。有效的分析思考工程问题的方法。l地面堆载对相邻建筑物变形的影响和地地面堆载对相邻建筑物变形的影响和地基稳定性分析的数据是非常宝贵的资料。基稳定性分析的数据是非常宝贵的资料。可以有助于思考和分析，要学会借鉴、可以有助于思考和分析，要学会借鉴、分析与思考。分析与思考。四四.抗剪强度指标的评价与抗剪强度指标的评价与大面积堆载的稳定性验算大面积堆载的稳定性验算l在一个大
183、面积填土场地在一个大面积填土场地, ,需要考虑基底应需要考虑基底应力是否满足要求吗力是否满足要求吗? ?假设一个场地填土高假设一个场地填土高20m,20m,按重度按重度18kN/m18kN/m3 3计计, ,原地面不是作用了原地面不是作用了360kPa360kPa荷载了吗荷载了吗, ,假如原地面承载力为假如原地面承载力为180kPa,180kPa,那地基会破坏吗那地基会破坏吗? ?l个人认为中部不会破坏个人认为中部不会破坏, ,考虑变形是不满考虑变形是不满足足, ,而边侧上考虑滑动破坏而边侧上考虑滑动破坏, ,就象一个就象一个100m100m高土坝高土坝, ,其基底应力可高达其基底应力可高达2
184、000kPa,2000kPa,但通常修建土坝时并不论证地基承载力但通常修建土坝时并不论证地基承载力是不满足要求是不满足要求, ,而是论证抗剪强度是否满而是论证抗剪强度是否满足要求足要求, ,同样的道理是否同样适合于大面同样的道理是否同样适合于大面积填方区的稳定性评价呢积填方区的稳定性评价呢? ?l有的人说高填方路堤这样的柔性土工结有的人说高填方路堤这样的柔性土工结构没有地基承载力的问题，只有稳定性构没有地基承载力的问题，只有稳定性和变形的问题；这个说法对吗？和变形的问题；这个说法对吗？l有人说高填方的地基承载力无需考虑，有人说高填方的地基承载力无需考虑，是因为经过修正后，地基承载力非常高，是因
185、为经过修正后，地基承载力非常高，这个说话对吗？这个说话对吗？试验如何模拟工程条件？试验如何模拟工程条件？l指标的选用应该考虑以下因素：（指标的选用应该考虑以下因素：（1 1）试）试验过程中的应力路径和排水条件能否模验过程中的应力路径和排水条件能否模拟现场的加载情况？；（拟现场的加载情况？；（2 2）试验指标是）试验指标是否便于获得或积累了相当的经验？。为否便于获得或积累了相当的经验？。为模拟现场的应力路径和排水条件，一般模拟现场的应力路径和排水条件，一般分分UUUU、CUCU、CDCD试验。试验。l实际上实际上CUCU试验用于计算土压力时，并没试验用于计算土压力时，并没有真正模拟现场的应力路径
186、。有真正模拟现场的应力路径。CUCU实验中，实验中，剪切过程中是围压不变，轴向应力增大剪切过程中是围压不变，轴向应力增大到破坏；而支护结构中则是竖向压力到破坏；而支护结构中则是竖向压力（自重应力）不变，而水平向应力变化。（自重应力）不变，而水平向应力变化。规程中之所以考虑采用规程中之所以考虑采用CUCU试验指标，个试验指标，个人认为很大程度上是经验。人认为很大程度上是经验。l为了模拟土样原始受力状态，那也应该为了模拟土样原始受力状态，那也应该是给土样加上它原来所受到的自重应力，是给土样加上它原来所受到的自重应力，并在该自重应力下固结到原来的密实程并在该自重应力下固结到原来的密实程度，但这样一来
187、似乎应该叫作自重预固度，但这样一来似乎应该叫作自重预固结后再快剪，并不是统一固结到结后再快剪，并不是统一固结到0.005mm0.005mm的固结快剪。的固结快剪。l不固结不排水试验与固结不排水有什么不固结不排水试验与固结不排水有什么区别；区别；l固结变形稳定标准的工程意义；固结变形稳定标准的工程意义；l预固结后的不固结不排水试验与固结不预固结后的不固结不排水试验与固结不排水试验有什么区别；排水试验有什么区别；l如何选择预固结压力以及与第如何选择预固结压力以及与第1级固结压级固结压力的关系；力的关系；l模拟基坑开挖应力路径的试验是怎么做模拟基坑开挖应力路径的试验是怎么做的。的。不固结不排水试验与
188、固结不排水不固结不排水试验与固结不排水有什么区别？有什么区别？l不固结不排水剪的摩擦角等于零，计算的不固结不排水剪的摩擦角等于零，计算的问题等价于用总强度的计算。问题等价于用总强度的计算。l不固结不排水试验模拟基坑、边坡整体稳不固结不排水试验模拟基坑、边坡整体稳定性验算条件、加荷速率很快的地基稳定定性验算条件、加荷速率很快的地基稳定性验算条件。性验算条件。l用用p1/4公式计算地基承载力的结果为公式计算地基承载力的结果为3.14cu，地基承载力的大小与基础的宽度和埋置，地基承载力的大小与基础的宽度和埋置深度就没有关系；用极限承载力公式计算深度就没有关系；用极限承载力公式计算的结果为的结果为5.
189、14cu，地基承载力同样不随基础，地基承载力同样不随基础的埋置深度和基础尺寸而变化。的埋置深度和基础尺寸而变化。l固结不排水剪所测定的是抗剪强度固结不排水剪所测定的是抗剪强度 随固随固结压力变化的规律，用内聚力结压力变化的规律，用内聚力c和内摩擦和内摩擦角角 两个参数来描述其变化规律。两个参数来描述其变化规律。l固结不排水剪试验用于以库伦定律为基固结不排水剪试验用于以库伦定律为基础的土力学问题的计算，也就是假定土础的土力学问题的计算，也就是假定土体为摩擦材料的计算，模拟土压力、边体为摩擦材料的计算，模拟土压力、边坡和地基承载力的计算。坡和地基承载力的计算。固结变形稳定标准的工程意义固结变形稳定
190、标准的工程意义l为什么固结不排水剪试验时的固结稳定为什么固结不排水剪试验时的固结稳定标准取标准取0.005mm/h？l这是变形速率的概念，根据固结理论，这是变形速率的概念，根据固结理论，l对于相同固结系数的两个土层，达到相对于相同固结系数的两个土层，达到相同固结度的时间与其相应渗径的平方成同固结度的时间与其相应渗径的平方成正比。正比。l固结试验试样的厚度为固结试验试样的厚度为2cm2cm，由于固结试，由于固结试验时在试样的上、下均设置透水板，是验时在试样的上、下均设置透水板，是双面排水条件，因此渗径等于双面排水条件，因此渗径等于1cm1cm。如果。如果实际土层的渗径是实际土层的渗径是1m1m，
191、则基于上述固结，则基于上述固结理论的推论，试验时读数理论的推论，试验时读数1 1小时，相当于小时，相当于实际土层的变形历时实际土层的变形历时1 110104 4小时，试验室小时，试验室中中0.005mm/h也就相当于也就相当于1m厚土层的变厚土层的变形速率为形速率为1 110105 5mm/dmm/d。 l这个速率远小于工程测量的稳定标准这个速率远小于工程测量的稳定标准1102mm/d，说明土层的压缩变形实际，说明土层的压缩变形实际上已经达到稳定的要求了。上已经达到稳定的要求了。预固结后的不固结不排水试验与预固结后的不固结不排水试验与固结不排水试验有什么区别？固结不排水试验有什么区别？ l不固
192、结不排水试验不固结不排水试验l预固结后的不固结不排水试验预固结后的不固结不排水试验l预固结后的不固结不排水试验预固结后的不固结不排水试验l这是三种不同的试验，方法不同，结果这是三种不同的试验，方法不同，结果不同不同l在在19801980年年代代，同同济济大大学学的的土土工工试试验验室室，曾曾经经用用上上海海的的软软土土做做了了一一些些探探索索性性的的对对比比试试验验，结结果果见见表表。表表中中的的K K0 0UUUU试试验验为为在在K K0 0条条件件下下进进行行预预固固结结以以后后再再做做的的不不固固结结不不排排水水试试验验，与与常常规规的的固固结结不不排排水水试试验验（CUCU）的的区区别
193、别在在于于：UUUU试试验验的的几几个个试试验验是是在在不不同同的的固固结结压压力力下下固固结结后后进进行行不不排排水水试试验验，直直至至试试样样剪剪切切破破坏坏；而而K K0 0UUUU试试验验的的几几个个试试样样是是在在相相同同的的固固结结压压力力（等等于于原原位位的的自自重重有有效效应应力力）下下固固结结后后，再再进进行行不不排排水水试试验验，直直至至试试样样剪剪切切破破坏坏。采采用用K K0 0条条件件预预固固结结是是为为了了模模拟原位条件的应力状态。拟原位条件的应力状态。如何选择预固结压力以及与第如何选择预固结压力以及与第1 1级级固结压力的关系固结压力的关系？l要求第一级压力必须大
194、于上覆有效压力，要求第一级压力必须大于上覆有效压力，才能使整个试验的强度包线上的点都处才能使整个试验的强度包线上的点都处在正常压密状态。如果不注意这个问题，在正常压密状态。如果不注意这个问题，第一级压力小于上覆有效压力，则其压第一级压力小于上覆有效压力，则其压密状态是超压密状态；而其余的压力大密状态是超压密状态；而其余的压力大于上覆有效压力，则试验点处于正常压于上覆有效压力，则试验点处于正常压密状态。密状态。l常规的不固结不排水试验得到的是试样常规的不固结不排水试验得到的是试样的天然强度的天然强度c cu0u0。l预固结后的不固结不排水试验得到的是预固结后的不固结不排水试验得到的是处于天然状态
195、的土体的天然强度处于天然状态的土体的天然强度c cu u。l预固结压力的大小应按照取土深度预固结压力的大小应按照取土深度z处的处的有效自重压力有效自重压力 z（即上覆有效压力）计（即上覆有效压力）计算，竖向压力等于有效自重压力算，竖向压力等于有效自重压力 z，侧，侧向压力等于竖向压力乘静止侧压力系数，向压力等于竖向压力乘静止侧压力系数，即即K0 z这种预固结方法称为这种预固结方法称为K0预固结。预固结。基坑设计为什么用基坑设计为什么用CU指标指标计算土压力？计算土压力？l有人是这样理解：基坑开挖后，由于边有人是这样理解：基坑开挖后，由于边界条件改变，基坑侧壁土会发生渗流固界条件改变，基坑侧壁土
196、会发生渗流固结，强度会提高，所以对应用固快或结，强度会提高，所以对应用固快或CUCU指标。指标。 这样的认识对不对？这样的认识对不对？l我认为与基坑设计是否采用止水帷幕有我认为与基坑设计是否采用止水帷幕有关，坑外不排水时，采用不固结不排水关，坑外不排水时，采用不固结不排水剪的强度指标比较接近。剪的强度指标比较接近。 l设计的方法不同而采用同一种指标，实设计的方法不同而采用同一种指标，实际上不是很合理的，我建议基坑影响范际上不是很合理的，我建议基坑影响范围内的土的抗剪强度指标应采用多种方围内的土的抗剪强度指标应采用多种方法取得（如果土样足够的话），以便设法取得（如果土样足够的话），以便设计人员比
197、较后采用。计人员比较后采用。 l软土地区（如上海、天津等地）一般均软土地区（如上海、天津等地）一般均采用止水帷幕。需支护的土体不存在排采用止水帷幕。需支护的土体不存在排水情况。我想知道的是规范（包括上海水情况。我想知道的是规范（包括上海规范）为什么强调用固结排水指标？规范）为什么强调用固结排水指标？l这种说法是将疏干基坑的排水与剪切时这种说法是将疏干基坑的排水与剪切时由于剪缩性产生的排水混淆起来了，这由于剪缩性产生的排水混淆起来了，这是两个完全没有关系的排水概念。基坑是两个完全没有关系的排水概念。基坑的排水是为了疏干，采用施加一定真空的排水是为了疏干，采用施加一定真空度的方法，利用大气压力将土
198、中水排出，度的方法，利用大气压力将土中水排出，排水疏干对土的抗剪强度的影响目前研排水疏干对土的抗剪强度的影响目前研究得还很少，工程上并没有考虑如何利究得还很少，工程上并没有考虑如何利用这部分强度的提高。用这部分强度的提高。l抗剪强度试验时的排水与不排水方法是抗剪强度试验时的排水与不排水方法是模拟当土体发生剪切时，由于剪缩性土模拟当土体发生剪切时，由于剪缩性土体产生体积的减小，从而使土的抗剪强体产生体积的减小，从而使土的抗剪强度得以提高的力学现象，这种试验所模度得以提高的力学现象，这种试验所模拟的并不是降水的疏干效应。拟的并不是降水的疏干效应。降水疏干效应降水疏干效应l如果要利用疏干以后土的强度
199、的提高量，如果要利用疏干以后土的强度的提高量，也不是做固结排水试验，而是在疏干前也不是做固结排水试验，而是在疏干前后取土试样做抗剪强度试验，寻求疏干后取土试样做抗剪强度试验，寻求疏干对土的强度的影响。对土的强度的影响。l这些对比试验说明，降水疏干效应对软这些对比试验说明，降水疏干效应对软土的工程性质有一定的改善作用，但实土的工程性质有一定的改善作用，但实测的资料不多，规律性也不明显，作为测的资料不多，规律性也不明显，作为工程设计的依据还不够充分，只能在概工程设计的依据还不够充分，只能在概念上考虑这个效应，作为工程的安全储念上考虑这个效应，作为工程的安全储备。备。模拟基坑开挖应力路径的试验是模拟
200、基坑开挖应力路径的试验是怎么做的？怎么做的？l实际上上CU试验用于用于计算土算土压力力时，并没，并没有真正模有真正模拟现场的的应力路径。力路径。CU实验中，中，剪切剪切过程中是程中是围压不不变，轴向向应力增大力增大到破坏；而支到破坏；而支护结构中构中则是是竖向向压力力（自重（自重应力）不力）不变，而水平向，而水平向应力力变化。化。 l这个问题确实值得进行研究。可惜目前这个问题确实值得进行研究。可惜目前研究开展得太少，研究的成果也比较少。研究开展得太少，研究的成果也比较少。为什么研究比较少呢？主要是因为能够为什么研究比较少呢？主要是因为能够模拟基坑工程卸荷应力路径的试验需要模拟基坑工程卸荷应力路
201、径的试验需要特殊的试验装置，用常规的三轴仪不能特殊的试验装置，用常规的三轴仪不能做这种试验。做这种试验。l因因为为一般的三一般的三轴仪轴仪的的竖竖向荷向荷载传载传力杆面力杆面积积小于小于试样试样的面的面积积，因此在减少周，因此在减少周围压围压力力时时，轴轴向力同向力同时时也随之减小，两者是也随之减小，两者是联动联动的。的。l因此用目前因此用目前试验试验室装室装备备的的这这种常种常规规三三轴轴仪仪，是不能做保持，是不能做保持竖竖向向应应力不力不变变的条件的条件下，减小周下，减小周围压围压力直至力直至试样试样破坏的破坏的这这种种特殊特殊试验试验。l如果三如果三轴仪轴仪采用伺服装置，即在减低周采用伺
202、服装置，即在减低周围压围压力的同力的同时时，通，通过过伺服机构的伺服机构的补偿补偿使使轴轴向力保持不向力保持不变变，那么，那么这样这样的的仪仪器也可器也可以做以做这这种特殊的种特殊的试验试验。 l1.1.考虑基坑卸载对土中应力的影响，模考虑基坑卸载对土中应力的影响，模拟卸载应力路径的三轴试验所得到的抗拟卸载应力路径的三轴试验所得到的抗剪强度指标与常规的三轴试验结果不同，剪强度指标与常规的三轴试验结果不同，因而影响土压力的计算结果，这是可以因而影响土压力的计算结果，这是可以肯定的。肯定的。l2.2.卸载对抗剪强度指标的影响如何？两卸载对抗剪强度指标的影响如何？两组试验得到并不完全一致的结果，文献
203、组试验得到并不完全一致的结果，文献33的试验结果是黏聚力大于压缩试验，的试验结果是黏聚力大于压缩试验，内摩擦角小于压缩试验；但文献内摩擦角小于压缩试验；但文献44的资的资料显示，黏聚力和内摩擦角都小于压缩料显示，黏聚力和内摩擦角都小于压缩试验的结果。试验的结果。l3.3.文献文献55的资料显示，开挖的深度越深，的资料显示，开挖的深度越深，卸载使抗剪强度指标降低的百分比幅度卸载使抗剪强度指标降低的百分比幅度越大。实际上表越大。实际上表5-25-2中的中的D D组，开挖深度组，开挖深度也仅也仅8m8m左右。如果开挖深度更深，是否左右。如果开挖深度更深，是否降低得更多，尚需进一步试验验证。降低得更多
204、，尚需进一步试验验证。l由于这类对比试验研究的成果不多，目由于这类对比试验研究的成果不多，目前这种试验的结果可能一时还不能用于前这种试验的结果可能一时还不能用于工程设计。但希望有更多的同行研究这工程设计。但希望有更多的同行研究这个问题，积累资料和经验，不然老是停个问题，积累资料和经验，不然老是停留在现在的水平上提不高。留在现在的水平上提不高。软土地区堆山造景应考虑软土地区堆山造景应考虑哪些工程问题？哪些工程问题？ l拟建一别墅区，地上拟建一别墅区，地上2-32-3层，无地下室，基础层，无地下室，基础形式未定，可能为独立柱基或条基，根据甲形式未定，可能为独立柱基或条基，根据甲方要求，为体现别墅区
205、的高低错落，须在现方要求，为体现别墅区的高低错落，须在现状地面基础上填土状地面基础上填土2-6m2-6m。不知是否会造成比。不知是否会造成比较大的地面沉降？该如何处理？（别墅部分较大的地面沉降？该如何处理？（别墅部分拟采用静压桩处理）拟采用静压桩处理）地层情况为：地表地层情况为：地表1.2m1.2m左右的耕植土，其下左右的耕植土，其下为为8-10m8-10m的泥炭质土（孔隙比为的泥炭质土（孔隙比为7.037.03，天然含，天然含水量为水量为291%291%，压缩模量为，压缩模量为0.750.75，承载力，承载力40kPa40kPa），再下为），再下为5-7m5-7m的粉土。的粉土。l开发商追求
206、作为卖点的小区视觉美观，开发商追求作为卖点的小区视觉美观，现在堆山造景已经成为时尚，但给岩土现在堆山造景已经成为时尚，但给岩土工程带来了许多技术难题，对这类项目，工程带来了许多技术难题，对这类项目，开发商得化代价，需要投下相当多的资开发商得化代价，需要投下相当多的资金于地下，才能造得起来。金于地下，才能造得起来。l上海已经有一些这样的项目，有成功也上海已经有一些这样的项目，有成功也有失败的。我们最近几年正在做一项大有失败的。我们最近几年正在做一项大型堆载试验和采用桩基的别墅周围堆土型堆载试验和采用桩基的别墅周围堆土的足尺试验，研究大面积堆载产生的影的足尺试验，研究大面积堆载产生的影响。响。l你
207、这个项目在什么地方？看来地质条件比你这个项目在什么地方？看来地质条件比上海差多了，在这个场地上堆上海差多了，在这个场地上堆2 26m6m的土，的土，可能产生的技术问题有：可能产生的技术问题有：a a. . 极限堆载高极限堆载高度；度；b b. . 堆载产生的地面沉降和深层沉降堆载产生的地面沉降和深层沉降的最终沉降量和发展速度；的最终沉降量和发展速度；c c. . 对别墅的对别墅的桩基产生的负摩阻力；桩基产生的负摩阻力；d d. .堆载产生的深层堆载产生的深层水平位移；水平位移；e e. .别墅受堆载作用可能产生的别墅受堆载作用可能产生的水平位移、沉降以及不均匀沉降；水平位移、沉降以及不均匀沉降
208、；f f. . 地地基处理的技术可行性与经济性。基处理的技术可行性与经济性。l工程地点在昆明，湖沼积地层，非常差，工程地点在昆明，湖沼积地层，非常差，我们是勘察单位，现甲方委托我们和设我们是勘察单位，现甲方委托我们和设计共同解决这个问题，整个小区都得堆计共同解决这个问题，整个小区都得堆土，高低不一，不是纯粹的景观山，因土，高低不一，不是纯粹的景观山，因为场地堆起来以后，在其上面要做别墅。为场地堆起来以后，在其上面要做别墅。现在的想法是在别墅下做静压管桩，其现在的想法是在别墅下做静压管桩，其他地方作一部分地基处理，控制一下地他地方作一部分地基处理，控制一下地面沉降，不过看来问题不是那么简单，面沉
209、降，不过看来问题不是那么简单，不知道高老师能否给详细解析一下。不知道高老师能否给详细解析一下。 l云云南南滇滇池池是是著著名名的的内内陆陆湖湖泊泊，其其周周围围沉沉积积的的软软土土反反映映了了我我国国南南方方湿湿润润气气候候条条件件下下的的形形成成的的典典型型软软土土特特点点，上上层层富富含含有有机机质质，属属泥泥炭炭和和泥泥炭炭质质土土。昆昆明明滇滇池池的的湖湖沼沼泥泥炭炭，纤纤维维状状，褐褐色色、黄黄褐褐色色，由由大大量量的的喜喜水水植植物物的的遗遗体体组组成成，可可清清楚楚地地见见到到植植物物的的根根、茎茎、叶叶，厚厚度度2.2m2.2m4.6m4.6m；泥泥炭炭质质土土，黑黑、黄黄褐褐
210、色色，含含有有未未分分解解的的植植物物残残渣渣。泥泥炭炭、泥泥炭炭质质土土和和淤淤泥泥的的物物理理力力学学性性质质的的比比较较见见表表10-110-1，现现场场的的十十字字板板剪剪切切强强度度见见表表10-210-2，室内试验抗剪强度指标见表，室内试验抗剪强度指标见表10-310-3。11滇池软土上的堆载试验滇池软土上的堆载试验l在在昆昆明明滇滇池池厚厚约约10m10m的的泥泥炭炭层层上上采采用用反反压压平平台台结结合合砂砂垫垫层层的的办办法法成成功功地地进进行行填填高高7.8m7.8m的的筑筑堤堤试试验验，但但堤堤中中心心的的沉沉降降高高达达3 3 m m以以上上。该该场场地地各各土土层层的
211、的物物理理力力学学指指标标见见表表10-110-1。试试验验堤堤高高7.8m7.8m，堤堤顶顶长长55m55m，顶顶宽宽1.5m1.5m，上上部部边边坡坡1 1 1 1，下下部部1 1 2 2。反反压压平平台台宽宽10.2m10.2m，厚厚2.5m2.5m。堤堤身身及及东东反反压压平台下设置平台下设置0.50.50.8m0.8m厚的砂垫层。厚的砂垫层。l当当填填土土填填至至6m6m左左右右，在在填填筑筑反反压压平平台台时时，由由于于施施工工速速率率太太快快，发发现现堤堤脚脚B B桩桩在在1010小小时时内内向向外外位位移移115mm115mm，两两日日内内累累计计向向外外水水平平位位移移389
212、mm389mm，向向上上抬抬高高136mm136mm。平平台台上上出出现现大大量量裂裂缝缝，平平台台与与堤堤身身分分离离。在在施施工工速速率率减减缓缓以以后后，水水平平位位移移速速率率逐逐渐渐减减小小，试试验逐步恢复正常。验逐步恢复正常。l堆堆堤堤试试验验后后的的地地面面变变形形见见图图10.110.1，从从图图可可以以看看出出，沉沉入入原原地地面面以以下下的的土土体体几几乎乎与与堆堆堤堤的的土土体体体体积积相相同同，堆堆堤堤下下面面地地面面下下沉沉，两侧地面隆起，水平位移的数值都大于两侧地面隆起，水平位移的数值都大于1m1m。l有一个工程，地有一个工程，地层如下：如下：07m为淤淤质土，土，
213、725m为软可塑、稍密的粘性土及可塑、稍密的粘性土及粉土，粉土，2535m为软塑的粉塑的粉质粘土，粘土，3545m为可硬塑的粘性土，可硬塑的粘性土，45m以下以下为碎石土及基岩。碎石土及基岩。业主主拟在地表最高堆在地表最高堆土土9m形成人工坡地，再在人工坡地上建形成人工坡地，再在人工坡地上建别墅及高墅及高层建筑，建筑，拟采用采用桩基基础，作，作为勘察来勘察来说怎么怎么评价。价。l在这样的地质条件下人工造景堆高在这样的地质条件下人工造景堆高9m9m，将会产生很多的工程问题和环境问题，将会产生很多的工程问题和环境问题，要付出很大的代价。要付出很大的代价。l如果甲方不惜代价地要建造，勘察时需如果甲方
214、不惜代价地要建造，勘察时需要评价堆山的地基稳定性问题，地基变要评价堆山的地基稳定性问题，地基变形的范围及沉降持续时间，后续变形对形的范围及沉降持续时间，后续变形对建筑物地基及桩基的影响。一般勘察可建筑物地基及桩基的影响。一般勘察可能解决不了这些特殊问题，需要做专门能解决不了这些特殊问题，需要做专门研究，因为上述这些评价很难在现行规研究，因为上述这些评价很难在现行规范中找到充分的依据。范中找到充分的依据。l应该收集大面积堆载的已有资料，包括成功应该收集大面积堆载的已有资料，包括成功的经验与失败的教训。成功的大面积堆载的的经验与失败的教训。成功的大面积堆载的工程，主要的数据见表。这些工程堆载的范工
215、程，主要的数据见表。这些工程堆载的范围都比较大，堆载高度也很高。这些工程成围都比较大，堆载高度也很高。这些工程成功的经验，都在于控制了堆载速率，利用软功的经验，都在于控制了堆载速率，利用软土在固结以后强度的增长规律而堆高的。但土在固结以后强度的增长规律而堆高的。但这个经验可能不会被看好，如果工程的进度这个经验可能不会被看好，如果工程的进度要求快，那就等不及慢慢加载，工期不允许要求快，那就等不及慢慢加载，工期不允许那么长的时间。当然，也得告诉你的甲方，那么长的时间。当然，也得告诉你的甲方，应该尊重客观规律，片面追求工程的速度，应该尊重客观规律，片面追求工程的速度，对于软土地基上的大面积堆载，那是
216、很危险对于软土地基上的大面积堆载，那是很危险的，快速堆载而发生事故的案例也有不少的。的，快速堆载而发生事故的案例也有不少的。如何做堆山造景的现场试验？如何做堆山造景的现场试验？l高老师，你说过你们最近几年正在做一高老师，你说过你们最近几年正在做一项大型堆载试验和采用桩基的别墅周围项大型堆载试验和采用桩基的别墅周围堆土的足尺试验，能否介绍你们是如何堆土的足尺试验，能否介绍你们是如何做现场试验的。做现场试验的。l在上海，曾经为类似工程做过现场大型在上海，曾经为类似工程做过现场大型堆高试验，堆山对桩基影响的原型足尺堆高试验，堆山对桩基影响的原型足尺试验。根据研究结果将原来的试验。根据研究结果将原来的
217、4.5m4.5m堆高，堆高，减少到减少到3.5m3.5m，不然不仅沉降量大，而且，不然不仅沉降量大，而且影响范围很大，沉降长期不能稳定。堆影响范围很大，沉降长期不能稳定。堆山引起建筑物桩基的负摩擦力影响与距山引起建筑物桩基的负摩擦力影响与距离的关系十分明显。现在这个项目正在离的关系十分明显。现在这个项目正在建造之中，建筑物观测仍在进行之中。建造之中，建筑物观测仍在进行之中。1 1、大型堆载试验：、大型堆载试验：l研研究究大大面面积积荷荷载载作作用用下下地地基基中中孔孔隙隙水水压压力力的的积积累累与与消消散散规规律律，各各土土层层压压缩缩量量，与与水水平平位位移移的的分分布布规规律律及及地地面面
218、变变形形的的分分布规律。布规律。l为为了了便便于于研研究究分分析析，这这次次试试验验采采用用圆圆形形堆载。堆载。 l因上海地区第因上海地区第层暗绿色粉质粘土层面层暗绿色粉质粘土层面在地面下在地面下25m左右，其上是厚层的软土层左右，其上是厚层的软土层。根据上海地区天然地基的一般压缩层。根据上海地区天然地基的一般压缩层厚度的经验，堆载的直径不宜小于第厚度的经验，堆载的直径不宜小于第层暗绿色粉质粘土层的埋藏深度。根据层暗绿色粉质粘土层的埋藏深度。根据拟建场地的岩土工程勘察报告和这次试拟建场地的岩土工程勘察报告和这次试验前的补勘工作所揭示的地层，取堆载验前的补勘工作所揭示的地层，取堆载的平均直径为的
219、平均直径为26m，堆载的高度为，堆载的高度为4.5m，边坡坡度，边坡坡度1:1，则堆载的底面直径，则堆载的底面直径30.5m,顶面直径顶面直径21.5m。l这次试验堆载土体选用均匀粉质粘土，这次试验堆载土体选用均匀粉质粘土，控制堆载时土体的含水量尽量接近最佳控制堆载时土体的含水量尽量接近最佳含水量，每次堆虚土厚度含水量，每次堆虚土厚度40cm，采用，采用12t振动压路机碾压振动压路机碾压3遍，压实后厚度在遍，压实后厚度在25cm左右，要求压实度达到左右，要求压实度达到90以上并满足以上并满足土体重度达土体重度达18.0kN/m3以上。堆载时分四以上。堆载时分四级加载，第级加载，第1和第和第2级
220、堆土压实后厚度级堆土压实后厚度1.25m，第，第3和第和第4级堆土压实后厚度级堆土压实后厚度1m。l在堆载范围的中心、边缘坡面的中点和在堆载范围的中心、边缘坡面的中点和距边缘一倍宽度处分别设三组深层沉降距边缘一倍宽度处分别设三组深层沉降观测组。在堆载范围的中心处，设深层观测组。在堆载范围的中心处，设深层沉降和孔隙水压力的观测组，在边缘坡沉降和孔隙水压力的观测组，在边缘坡面中点和边缘外一倍宽度处，各设深层面中点和边缘外一倍宽度处，各设深层沉降、孔隙水压力和水平位移的观测组。沉降、孔隙水压力和水平位移的观测组。l堆载范围内的地面，在中心点设置地面堆载范围内的地面，在中心点设置地面沉降观测标，边缘坡
221、面中点设置地面沉沉降观测标，边缘坡面中点设置地面沉降观测标降观测标3 3个，在堆载范围以外，沿径向个，在堆载范围以外，沿径向设设9 9个地面沉降观测标。个地面沉降观测标。l深层沉降环设置在原地面、第深层沉降环设置在原地面、第1 1、第、第j j、第第、第、第、第、第1 11 1和第和第1 12 2层顶面处，层顶面处，埋深埋深27m27m处，共计处，共计2424个。个。l孔隙水压力传感器布置在各主要土层第孔隙水压力传感器布置在各主要土层第1 1、第、第j j、第、第、第、第、第、第1 11 1和埋和埋深深27m27m处，即深度分别为处，即深度分别为2.9m2.9m、5.6m5.6m、10.0m1
222、0.0m、16.0m16.0m和和21.5m21.5m和和27.0m27.0m处，共计处，共计1818个。个。l堆载中心的地面沉降随堆载量的变化曲堆载中心的地面沉降随堆载量的变化曲线见图线见图10-2，从图可见，当第三级堆载完，从图可见，当第三级堆载完成后，地面堆载量达成后，地面堆载量达63kPa左右，此时出左右，此时出现了荷载沉降曲线上的拐点，而后第现了荷载沉降曲线上的拐点，而后第四级荷载施加后地面沉降大幅增加，出四级荷载施加后地面沉降大幅增加，出现类似于天然地基载荷试验曲线所示的现类似于天然地基载荷试验曲线所示的非线形变化阶段。第四级荷载作用下沉非线形变化阶段。第四级荷载作用下沉降随时间增
223、长的曲线见图降随时间增长的曲线见图10-3，加载后，加载后105天的沉降速率还有天的沉降速率还有2mm/d，沉降稳定，沉降稳定的速度非常缓慢。的速度非常缓慢。l这这表表明明，试试验验所所在在场场地地软软土土层层的的结结构构强强度度在在60kPa60kPa左左右右，这这与与上上海海地地区区长长期期的的工工程程经经验验非非常常一一致致。继继续续增增加加荷荷载载将将使使土土体体出出现现非非线线形形大大幅幅沉沉降降变变形形，可可以以认认为为在在本本场场地地进进行行大大面面积积堆堆载载，不不宜宜超超过过60kPa60kPa，即地面堆载高度不宜超过，即地面堆载高度不宜超过3.5m3.5m。2 2、桩基足尺
224、试验、桩基足尺试验 重重点点分分析析堆堆载载对对临临近近环环境境和和建建筑筑物物的的影影响响，并分析堆载建筑物桩基工作性状的影响。并分析堆载建筑物桩基工作性状的影响。l试验中完全按照工程的要求打桩、制作箱试验中完全按照工程的要求打桩、制作箱形承台，上部结构采用等代量加重物的方形承台，上部结构采用等代量加重物的方法模拟实际荷载的分布。本试验中采用在法模拟实际荷载的分布。本试验中采用在基础箱体顶板上堆载的形式，并根据别墅基础箱体顶板上堆载的形式，并根据别墅上部结构施工的时间过程进行堆载上部结构施工的时间过程进行堆载。l施施工工至至0.0000.000及及结结构构混混凝凝土土养养护护期期满满后后，采
225、采用用在在一一层层地地板板上上堆堆载载的的方方法法模模拟拟上上部部结结构构荷荷载载。按按照照单单层层荷荷载载1.6t/m21.6t/m2计计，堆堆载量约载量约480t480t。l别别墅墅上上部部结结构构荷荷载载施施加加完完成成后后，在在别别墅墅四四周周堆堆土土至至4.5m4.5m高高度度。堆堆载载范范围围为为以以建建筑筑物物中中心心为为圆圆心心，建建筑筑物物西西侧侧至至半半径径为为33.35m33.35m的的1/41/4圆圆形形区区域域内内，边边坡坡坡坡度度1:11:1，则则堆堆载载范范围围占占地地面面积积约约830m2830m2，本本次次试试验验要要求求分分四四级级加加载载，第第1 1和和第
226、第2 2级级厚厚度度各各1.25m1.25m，第，第3 3和第和第4 4级厚度各级厚度各1m1m。l桩基足尺试验的主要监测内容：桩基足尺试验的主要监测内容：l建筑物的沉降、不均匀沉降和水平位移监测。建筑物的沉降、不均匀沉降和水平位移监测。l选选择择不不同同位位置置桩桩进进行行轴轴力力监监测测，同同时时在在桩桩的的附近进行深层孔隙水压力和深层沉降观测。附近进行深层孔隙水压力和深层沉降观测。l在在桩桩基基承承台台底底面面埋埋设设压压力力盒盒量量测测基基础础底底面面反反力的变化规律。力的变化规律。l在在堆堆载载与与建建筑筑物物之之间间埋埋设设测测斜斜管管两两处处，分分别别位位于于堆堆载载中中点点和和
227、边边坡坡中中点点，监监测测堆堆载载引引起起的的原地面侧向位移。原地面侧向位移。l在别墅四周堆载范围内外，设地面沉降在别墅四周堆载范围内外，设地面沉降观测标监测堆载引起的沉降量。观测标监测堆载引起的沉降量。l堆堆载载3.5m3.5m，预预测测建建筑筑物物西西侧侧最最终终沉沉降降量量可可达达7cm7cm，东东侧侧最最终终沉沉降降量量可可达达1.5cm1.5cm左左右右，预预计计最最终终差差异异沉沉降降可可以以达达到到5cm5cm左左右右，则则建建筑筑物物倾倾斜斜可可达达到到0.42%0.42%，将将超超过过规规范范允许值。允许值。ll建建筑筑物物西西侧侧、中中心心和和东东侧侧的的固固结结度度在在堆
228、堆载载3.5m3.5m两两个个月月后后可可达达到到40%40%左左右右，可可以以预预测测，若若预预堆堆载载3 3个个月月，则则建建筑筑物物两两侧侧的的差差异异沉沉降降可可降降低低40405050，即即建建筑筑物物倾倾斜斜量量也也可可减减少少40405050，从从堆堆载载3.5m3.5m的的0.42%0.42%减减少少到到0.20.20.30.3。若若预预堆堆载载6 6个个月月，则则可可减减少少大大部部分分的的建建筑筑物物倾倾斜斜，保保障建筑物的正常使用功能。障建筑物的正常使用功能。l若若工工期期条条件件许许可可，建建议议采采取取提提前前堆堆土土、后后造造建建筑筑物物的的施施工工安安排排，以以达
229、达到到先先期期堆堆载载预预压压消消除除部部分分土土体体变变形形的的目目的的，可可以以有有效效降降低低建建筑筑物物的的工工后后差差异异沉沉降降和和减减少少工工后后的的桩桩基基负负摩摩阻阻力力及及下下拉拉荷荷载载，将将差差异沉降控制在设计规范允许的限值以内。异沉降控制在设计规范允许的限值以内。高填土没有地基承载力问题吗？高填土没有地基承载力问题吗？ l在一个大面积填土场地在一个大面积填土场地, ,需要考虑基底应需要考虑基底应力是否满足要求吗力是否满足要求吗? ?假设一个场地填土高假设一个场地填土高20m,20m,按重度按重度18kN/m18kN/m3 3计计, ,原地面不是作用了原地面不是作用了3
230、60kPa360kPa荷载了吗荷载了吗, ,假如原地面承载力为假如原地面承载力为180kPa,180kPa,那地基会破坏吗那地基会破坏吗? ?l个人认为中部不会破坏个人认为中部不会破坏, ,考虑变形是不满考虑变形是不满足足, ,而边侧上考虑滑动破坏而边侧上考虑滑动破坏, ,就象一个就象一个100m100m高土坝高土坝, ,其基底应力可高达其基底应力可高达2000kPa,2000kPa,但通常修建土坝时并不论证地基承载力但通常修建土坝时并不论证地基承载力是不满足要求是不满足要求, ,而是论证抗剪强度是否满而是论证抗剪强度是否满足要求。足要求。l有的人说高填方路堤这样的柔性土工结有的人说高填方路堤
231、这样的柔性土工结构没有地基承载力的问题，只有稳定性构没有地基承载力的问题，只有稳定性和变形的问题；这个说法对吗？和变形的问题；这个说法对吗？ l有的人说高填方路堤这样的柔性土工结有的人说高填方路堤这样的柔性土工结构没有地基承载力的问题，只有稳定性构没有地基承载力的问题，只有稳定性和变形的问题；这个说法对吗？和变形的问题；这个说法对吗？l在高速铁路路基施工时候，为什么要花在高速铁路路基施工时候，为什么要花相当一部分钱去让检测单位做复合地基相当一部分钱去让检测单位做复合地基承载力试验呢？本人读书期间承载力试验呢？本人读书期间在武广客在武广客运专线上做了一年的运专线上做了一年的CFGCFG承载力试验
232、，设承载力试验，设计单位对这个很重视，而且不同填高的计单位对这个很重视，而且不同填高的路堤下的路堤下的CFGCFG桩的承载力要求也不一样，桩的承载力要求也不一样，范围在范围在180180350kPa350kPa之间，请问，这个承之间，请问，这个承载力要求是怎么算出来的？载力要求是怎么算出来的？ l高高填填方方首首先先要要保保证证地地基基的的稳稳定定性性，同同时时也要保证填土边缘的边坡稳定性。也要保证填土边缘的边坡稳定性。l这这位位网网友友提提出出填填土土的的中中心心变变形形与与边边缘缘滑滑动动的的问问题题，值值得得我我们们进进一一步步分分析析。所所谓谓中中心心部部位位，由由于于填填土土的的高高
233、度度一一样样，所所以以边边缘缘部部位位对对中中间间部部位位来来说说，就就相相当当是是马马道道的的压压重重作作用用，但但要要压压住住中中间间部部位位，边边缘部位自身必须稳定。缘部位自身必须稳定。l填土边缘的稳定性受两个不同的破坏机理的填土边缘的稳定性受两个不同的破坏机理的控制。控制。第一是地基的第一是地基的稳稳定性，第二是填土本定性，第二是填土本身的身的边边坡坡稳稳定性。定性。 l如果地基失如果地基失稳稳了，那填土的了，那填土的边边坡再坡再稳稳定也是定也是没有用的。没有用的。 l我我们们再再举举一个特殊的大面一个特殊的大面积积荷荷载问题载问题，如果，如果不是填土，而是堆不是填土，而是堆钢锭钢锭，
234、钢锭钢锭本身只要按要本身只要按要求堆放就不存在求堆放就不存在边边坡坡稳稳定定问题问题，但地基，但地基稳稳定定性性问题还问题还是存在的，是存在的，钢锭钢锭堆得太高了，地基堆得太高了，地基就要失就要失稳稳，那不是地基承，那不是地基承载载力力问题问题是什么？是什么？ l承承认认存存在在地地基基失失稳稳的的现现实实，即即承承认认存存在在填土的极限高度问题。填土的极限高度问题。l极限高度可以从两个不同的角度考虑，极限高度可以从两个不同的角度考虑，l第第1 1 是是从从地地基基极极限限承承载载力力的的角角度度考考虑虑，假假如如填填土土的的高高度度是是h h，填填土土的的重重度度为为 ，填填土土施施加加于于
235、地地面面的的压压力力为为 h h。如如果果地地基基极限承载力由下式求得：极限承载力由下式求得：l式式中中N N 、N Nq q、N Nc c为为承承载载力力系系数数； 、 q q、 c c为为基基础础形形状状系系数数； 1 1、 0 0为为土土的的重重度度；b b为为基基础础宽宽度度；d d为为基基础础埋埋置置深深度度；c ck k为为土土的凝聚力。的凝聚力。l极限高度由下式求得：极限高度由下式求得： l设安全系数为设安全系数为K K，填土的高度应满足下式：，填土的高度应满足下式：l第第2 2可以从填土边缘的边坡圆弧稳定分析可以从填土边缘的边坡圆弧稳定分析的角度计算极限高度，用的角度计算极限高
236、度，用TaylorTaylor提出的提出的稳定因数稳定因数N Ns s的方法：的方法：33l式中式中 N Ns s稳定因数；稳定因数；l 填土的重度；填土的重度；l h hkpkp极限高度；极限高度；l C C土的内黏聚力。土的内黏聚力。l从从图图可可以以看看出出当当坡坡角角小小于于5353，内内摩摩擦擦角角 0 0，稳定因数，稳定因数N Ns s5.525.52。l因因此此，在在内内摩摩擦擦角角 0 0的的条条件件下下，用用地地基基极极限限承承载载力力计计算算的的极极限限高高度度为为，而而用用边边坡坡稳稳定定圆圆弧弧滑滑动动分分析析方方法法计计算算的的极极限限高高度度为为，两两种种方方法法得
237、得到到相相同同的的极极限限高高度度，误差仅为误差仅为3.53.5。l我我们们看看公公路路路路基基设设计计规规范范JTG JTG D30-D30-20042004，第第3.6.63.6.6条条第第2 2款款的的规规定定：“分分析析高高路路堤堤的的稳稳定定性性时时，地地基基的的强强度度参参数数c c 、 值值，宜宜采采用用直直剪剪的的固固结结快快剪剪或或三三轴轴剪剪的的固固结结不不排排水水剪剪试试验验获获得得。”第第3.6.73.6.7条条规规定定： “路路堤堤稳稳定定性性分分析析包包括括路路堤堤堤堤身身的的稳稳定定性性、路路堤堤和和地地基基的的整整体体稳稳定定性性、路路堤堤沿沿斜斜坡坡地地基基或
238、或软软弱弱层层带带。”显显然然，规规范范这这里里所所说说的的“路路堤堤和和地地基基的的整整体体稳稳定定性性”就就是是地地基基承承载力的问题。载力的问题。44l 江江南南有有个个地地方方准准备备要要堆堆5050多多米米高高度度的的人人造造山山，当当时时就就有有不不同同的的意意见见，但但有有人人说说这这种种工工程程没没有有地地基基承承载载力力问问题题，只只有有变变形形问问题题。但但当当人人造造山山堆堆到到4040多多米米高高度度时时，就就堆堆不不上上去去了了，山山体体发发生生了了滑滑动动，形形成成了了下下切切的的滑滑动动面面，滑滑动动面面出出露露地地面面处处离离坡坡脚脚比比较较远远，说说明明切切割
239、割的的深深度度比比较较深深，这这不不是是地地基基失失稳稳了了吗吗？根根据据这这个个已已经经达达到到破破坏坏的的工工程程案案例例，按按4545 坡坡角角考考虑虑，设设地地基基土土的的内内摩摩擦擦角角1515 ，则则可可以以估估计计得到土的凝聚力为得到土的凝聚力为68kPa68kPa。l综上所述，填土的稳定性有两种控制情综上所述，填土的稳定性有两种控制情况，一种是填土和地基一起发生滑动，况，一种是填土和地基一起发生滑动，另一种是地基是稳定的，仅填土的边坡另一种是地基是稳定的，仅填土的边坡太陡而发生边坡失稳。就前一种失稳而太陡而发生边坡失稳。就前一种失稳而言，就是填土的极限高度问题，达到极言，就是填
240、土的极限高度问题，达到极限高度，地基发生滑动，牵动了填土一限高度，地基发生滑动，牵动了填土一起下滑，根本原因在地基。地基滑动的起下滑，根本原因在地基。地基滑动的验算结果与地基承载力的计算结果是相验算结果与地基承载力的计算结果是相通的，对均质地基而言，两者的结果是通的，对均质地基而言，两者的结果是一致的。一致的。 l由此可见，大面积填土，当然有地基稳定由此可见，大面积填土，当然有地基稳定性问题，也发生过填土引起的地基失稳滑性问题，也发生过填土引起的地基失稳滑动的工程事故，你说在只有动的工程事故，你说在只有180kPa180kPa承载力承载力的地基上，堆上荷载高达的地基上，堆上荷载高达360kPa
241、360kPa的填土，的填土，地基可以不垮吗？实际上是不可能的。地基可以不垮吗？实际上是不可能的。l工程实际的情况可能不是简单地一句话能工程实际的情况可能不是简单地一句话能够说清楚的，你说够说清楚的，你说20m高的填土，高的填土，100m高高的大坝是可以一下子放上去的吗？当然没的大坝是可以一下子放上去的吗？当然没有这种理想的情况，因此也没有什么侧边有这种理想的情况，因此也没有什么侧边发生滑动破坏，中部不会破坏的情况。发生滑动破坏，中部不会破坏的情况。l实实际际情情况况是是填填到到一一定定高高度度以以后后，就就填填不不上上去去了了，填填了了就就塌塌，发发生生滑滑动动，这这种种滑滑动动就就是是失失稳
242、稳，因因此此高高填填土土有有一一个个极极限限高高度度的的问问题题，极极限限高高度度就就是是极极限限荷荷载载，也也就就是是地地基基极极限限承承载载力力问问题题，怎怎么么能能说说高高填土没有承载力问题呢？填土没有承载力问题呢？l造造成成歧歧义义和和误误解解的的原原因因，主主要要是是被被临临界界荷荷载载的的承承载载力力公公式式把把概概念念搞搞糊糊涂涂了了。我我国国对对极极限限承承载载力力历历来来很很不不重重视视，规规范范也也好好，教教科科书书也也好好都都只只讲讲p1/4，只只讲讲什什么么特特征值。征值。 l对于高填土，变形的要求倒并没有像建对于高填土，变形的要求倒并没有像建筑物那样要求严格，主要是强
243、度和稳定筑物那样要求严格，主要是强度和稳定性的问题。如果填土速度足够慢，地基性的问题。如果填土速度足够慢，地基在一定荷载作用下发生固结，强度有了在一定荷载作用下发生固结，强度有了提高，承载力也相应提高了些，慢慢加提高，承载力也相应提高了些，慢慢加荷是可以填得比较高一些的，由于填土荷是可以填得比较高一些的，由于填土是柔性结构，变形大一些也没有关系，是柔性结构，变形大一些也没有关系，多填一些土就可以了，所以填土一般没多填一些土就可以了，所以填土一般没有变形控制的问题。有变形控制的问题。l在在强强度度和和稳稳定定性性问问题题中中，土土压压力力、地地基基承承载载力力和和边边坡坡稳稳定定性性分分析析的的
244、思思路路和和方方法法其其实实是是相相通通的的，在在地地基基极极限限承承载载力力的的分分析析中中就就有有主主动动区区和和被被动动区区，对对软软黏黏土土，用用极极限限承承载载力力公公式式计计算算和和用用圆圆弧弧滑滑动动分分析析计计算算的的结结果果是是一一样样的的，填填土土达达到到极极限限高高度度以以后后，在在填填土土和和地地基基中中形形成成滑滑动动面面，试验中就可以看到这样的现象。试验中就可以看到这样的现象。高填土的地基承载力能否高填土的地基承载力能否通过试验来验证？通过试验来验证？ l在在软软土土地地基基上上的的堆堆堤堤试试验验是是一一种种原原型型的的载载荷荷试试验验，可可以以更更全全面面地地了
245、了解解地地基基承承载载的的性性状，更加如实地反映实际情况。状，更加如实地反映实际情况。l堆堆堤堤试试验验的的底底面面尺尺寸寸一一般般比比较较大大，影影响响的的深深度度很很深深，所所得得到到的的结结果果并并不不是是某某一一土土层层的的承承载载力力，而而是是与与堆堆堤堤试试验验的的平平底底尺尺寸寸相相应的多层地基土的综合承载能力。应的多层地基土的综合承载能力。l下面给出四个大型试验的实例，包括上下面给出四个大型试验的实例，包括上海堆堤试验、珠海斗门堆堤试验、武昌海堆堤试验、珠海斗门堆堤试验、武昌阳新湖堆堤试验和连云港堆堤试验。其阳新湖堆堤试验和连云港堆堤试验。其中，武昌阳新湖堆堤试验是内陆软土上中
246、，武昌阳新湖堆堤试验是内陆软土上覆有厚层硬壳层的试验，其余均为沿海覆有厚层硬壳层的试验，其余均为沿海软土的试验。通过这些试验可以了解软软土的试验。通过这些试验可以了解软土的承载性能，在接近极限荷载时土体土的承载性能，在接近极限荷载时土体的水平位移发展的趋势，裂缝的扩展和的水平位移发展的趋势，裂缝的扩展和滑动面的形成特征，还对比了用不同强滑动面的形成特征，还对比了用不同强度指标、不同方法计算的稳定系数和堆度指标、不同方法计算的稳定系数和堆堤的极限高度。堤的极限高度。1.上海堆堤试验上海堆堤试验 l在在上上海海宝宝山山地地区区做做过过一一个个堆堆载载试试验验的的面面积积为为22m22m30m30m
247、的的大大型型堆堆载载试试验验，地地基基土土的的三三轴轴不不固固结结不不排排水水强强度度c cu u=31kPa=31kPa，原原位位十十字字板板剪剪切切试试验验强强度度c cu u=40kPa=40kPa，在在不不同同试试验验荷荷载载作作用用下下的的平平均均沉沉降降及及按按SkemptonSkempton公公式式计计算算的的地地基基极极限限承承载载力力求求得得的的安安全全系数见表系数见表10-510-5。55l这个试验没有做到破坏，加了第这个试验没有做到破坏，加了第4级荷载，级荷载，即试验荷载为即试验荷载为150kPa后就终止了试验，后就终止了试验，此时的安全度已经比较低了。按三轴不此时的安全
248、度已经比较低了。按三轴不固结不排水强度固结不排水强度cu=31kPa计算的安全系计算的安全系数为数为1.22；按原位十字板剪切试验强度；按原位十字板剪切试验强度cu=40kPa计算的安全系数为计算的安全系数为1.57。此时，。此时，在离堆载边缘在离堆载边缘0.7m处，于地面以下处，于地面以下7m的的地方测得水平位移为地方测得水平位移为810mm，水平位移，水平位移与平均沉降之比为与平均沉降之比为1.34，表明已有大量的，表明已有大量的侧向塑流挤出产生。侧向塑流挤出产生。2.珠海斗门筑堤试验珠海斗门筑堤试验 l珠珠海海斗斗门门筑筑堤堤试试验验是是在在深深厚厚软软土土层层上上进进行行的的，试试验验
249、路路堤堤底底宽宽24m, 24m, 边边坡坡1 1 1.5, 1.5, 纵纵向向长长度度20m20m，坡坡度度1 1 4 4。试试验验区区的的地地质质条件为：条件为：l软软粘粘土土，厚厚14m14m，浅浅灰灰 深深灰灰色色，软软塑塑，交交互互沉沉积积薄薄层层粉粉砂砂，29m29m为为正正常常固固结结土土，914m914m为欠固结土，为欠固结土，OCROCR为为0.60.6；l淤淤泥泥，厚厚12m12m，深深灰灰色色，流流塑塑，欠欠固固结结土，土，OCROCR为为0.60.6； l粉细砂，松散，厚度粉细砂，松散，厚度12m12m；l淤淤泥泥，深深灰灰色色，流流塑塑，厚厚 5.517m5.517m
250、，正常固结土；正常固结土；l砾砾砂砂、细细砂砂、中中砂砂夹夹粘粘土土，棕棕黄黄色色，松散松散中密。中密。l软软土土的的不不排排水水强强度度与与深深度度的的关关系系由由下下列列两种方法估计：两种方法估计：l（1）由）由6个十字板试验得到的结果为：个十字板试验得到的结果为：l02m，cu=12kPal216m,cu=0.66h+5.91kPal（2）由由17个个静静力力触触探探试试验验结结果果换换算算为为十十字板强度得到的关系为：字板强度得到的关系为：l02m，cu=12kPal240m,cu=0.668h+7.41kPa路堤填筑至不同高度处的路堤填筑至不同高度处的变形观测数据变形观测数据l路路堤
251、堤填填筑筑高高度度在在2.95m以以内内时时，路路堤堤的的沉沉降降和和边边桩桩的的位位移移都都不不大大，当当右右侧侧填填高高3.5m，接接近近极极限限高高度度3.7m时时，路路堤堤的的沉沉降降和和边边桩桩的的位位移移急急剧剧增增加加，路路堤堤向向右右侧侧发发生生滑滑动动破破坏坏，路路堤堤堤堤面面中中心心及及左左侧侧产产生生多多条条580mm宽宽的的纵纵向向裂裂缝缝，中中心心处处裂裂缝缝垂垂直直深深度度近近2.4m，路路堤堤坡坡脚脚外外的的稻稻田田隆隆起起，出出现现明明显显的的破破坏坏迹迹象象。右右侧侧填填高高至至3.7m时时，路路堤堤便便出出现现滑滑弧弧破破坏坏。计计算算滑弧与实测结果的比较见
252、图滑弧与实测结果的比较见图10-5。试验路堤计算滑弧与试验路堤计算滑弧与实测结果的比较实测结果的比较 l滑滑动动面面出出现现在在路路堤堤中中线线观观测测桩桩处处，滑滑动动体体在在路路堤堤顶顶部部产产生生明明显显的的陷陷落落。路路堤堤高高度度不不断断接接近近极极限限高高度度时时，滑滑动动面面产产生生和和发发展展的的过过程程中中，边边桩桩水水平平位位移移逐逐渐渐增增大大，路路堤堤底底部部开开裂裂并并向向上上逐逐步步发发展展，填填土土强强度度逐逐渐渐丧丧失失，最最终终路路基基失失稳稳产产生生整整体体滑滑动动破破坏坏。破破坏坏的的过过程程说说明明，路路堤堤滑滑动动面面的的裂裂缝缝是是滑滑动动牵牵引引所
253、所致致，由由上上向向下下逐逐渐渐发发展展的的。在在路路堤堤破破坏坏一一小小时时后后仍仍能能观观测测到到这这种种裂裂缝缝的的张张裂裂扩展。扩展。l对对试试验验路路堤堤用用不不同同的的指指标标预预估估的的路路堤堤极极限限高高度度见见表表10-710-7。用用室室内内试试验验指指标标计计算算的的结结果果过过高高地地估估计计了了地地基基的的承承载载能能力力，用用静静力力触触探探估估计计的的强强度度计计算算得得到到了了最最接接近近实实测测的的极极限限高高度度，用用十十字字板板强强度度估估计计的路堤极限高度偏低。的路堤极限高度偏低。l根据失稳后实际破坏的断面，用圆弧滑动法根据失稳后实际破坏的断面，用圆弧滑
254、动法按不同的强度指标计算最危险滑弧的滑动圆按不同的强度指标计算最危险滑弧的滑动圆心位置及最小稳定系数见表心位置及最小稳定系数见表10-8及图及图10-5。l通通过过计计算算和和实实测测的的比比较较，可可以以得得到到以以下下的的认识：认识：l无无论论是是用用室室内内试试验验指指标标还还是是原原位位测测试试的的参参数数，考考虑虑填填土土强强度度的的稳稳定定安安全全系系数数与与极极限限状状态态时时的的安安全全系系数数K K=1=1比比较较接接近近；不不考考虑虑填填土土强强度度的的稳稳定定安安全全系系数数明明显显偏偏小小。用用静静力力触触探探与与不不排排水水强强度度的的经经验验关关系系预预估估的的路路
255、堤极限高度和实际情况最为接近。堤极限高度和实际情况最为接近。3.连云港软土堆堤试验连云港软土堆堤试验 l堆堆土土筑筑堤堤从从19871987年年5 5月月1313日日开开始始，至至6 6月月1919日日填填到到 4.04m 4.04m , ,停停止止填填土土进进行行观观测测，至至6 6月月25 25 日日当当相相邻邻加加固固试试验验段段填填至至4.35m4.35m时时两两个个试试验验段段的的路路堤堤一一起起发发生生破破坏坏。破破坏坏前前后后的的边边桩桩位位移移见见表表10-910-9。路路堤堤破破坏坏的形态见图的形态见图10-610-6。l路路堤堤的的破破坏坏接接近近于于对对称称，两两侧侧的的
256、地地面面发发生生隆隆起起，最最宽宽达达8m8m，最最高高达达0.8m 0.8m ，隆隆起起前前沿沿有有翻翻浆浆冒冒泥泥现现象象；路路堤堤附附近近的的地地下下水水位位升升高高，坡坡脚脚有有地地下下水水涌涌出出。出出现现对对称称破破坏坏的的条条件件是是荷荷载载对对称称，地地基基土土质质均均匀匀，软软土土下下卧卧硬硬层层无无明明显横向坡度，且填料是粘性土。显横向坡度，且填料是粘性土。l破破坏坏时时路路堤堤中中心心附附近近产产生生了了纵纵向向上上窄窄下下宽宽的的倒倒“V V”形形裂裂缝缝，上上部部最最宽宽0.3m0.3m，下下部部最最宽宽0.8m0.8m，最最深深达达3.3m3.3m，断断壁壁粗粗糙糙
257、，为为明明显显的的张张性性断断裂裂。裂裂缝缝底底部部发发现现一一个个明明显显的的楔楔形形“核核”，由由两两部部分分组组成成，上上部部为为填填土土，下下部部为为淤淤泥泥质质粘粘土土，均均有有明明显显的的擦擦痕痕，说说明明有有部部分分剪剪性裂缝。性裂缝。l室室内内全全断断面面路路堤堤模模型型的的离离心心试试验验也也发发现现，路路堤堤的的变变形形和和破破坏坏都都呈呈现现了了对对称称性性。在在对对称称的的滑滑面面之之间间形形成成了了一一个个相相对对不不动动的的三三角角形形棱棱体体。当当棱棱体体伸伸入入堤堤身身时时，堤堤身身裂裂缝缝由由上上部部剪剪性性和和下下部部张张性性两两种种裂裂缝缝连连贯贯组组成成
258、。这这与与现现场场试试验验观观测测到到的的地地基基破破坏现象十分相似。坏现象十分相似。孔隙水压力的变化特点孔隙水压力的变化特点 l（1 1）在在破破坏坏前前的的6 6天天里里，虽虽然然没没有有加加载载，但但孔孔隙隙水水压压力力仍仍持持续续增增长长，与与沉沉降降曲曲线线的变化相对应；的变化相对应；l（2 2）在在软软土土层层中中下下部部的的孔孔隙隙水水压压力力实实测测值值大大于于软软土土的的上上部部，表表明明填填土土有有一一定定的的排水作用。排水作用。l对对位位于于基基底底下下4.4m 4.4m 处处的的实实测测孔孔隙隙水水压压力力求求得得的的孔孔隙隙水水压压力力系系数数见见表表10-1010-
259、10。说说明明当当路路堤堤高高度度接接近近极极限限高高度度时时，地地基基中中的的塑塑性性区区已已扩扩展展到到基基底底的的中中部部，孔孔隙隙水水压压力力系系数数逐逐渐渐增增大大至至大大于于1 1，因因此此在在停停止止加加荷后孔隙水压力仍继续升高。荷后孔隙水压力仍继续升高。l采采用用考考虑虑张张裂裂缝缝的的条条分分法法反反算算路路堤堤的的稳稳定定性性，计计算算的的结结果果见见表表10-1110-11。稳稳定定验验算算的的结结果果比比较较见见图图10-1010-10。说说明明除除了了三三轴轴不不固固结结不不排排水水强强度度指指标标外外，其其他他试试验验指指标标计算的安全系数与实际情况都比较接近。计算的安全系数与实际情况都比较接近。待待续续
