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1、工程实践中的工程实践中的岩土工程安全度问题岩土工程安全度问题 （岩土工程师继续教育讲座）（岩土工程师继续教育讲座）( (下下) ) 同济大学同济大学 高大钊高大钊三三.在工程施工和运营过程中，安在工程施工和运营过程中，安全度的实现全度的实现岩土工程设计提供了工程必需的安全度控岩土工程设计提供了工程必需的安全度控制，使工程的安全度符合技术和经济的要制，使工程的安全度符合技术和经济的要求，满足设计规范的有关技术规定。求，满足设计规范的有关技术规定。但设计所控制的安全度能否真正实现，关但设计所控制的安全度能否真正实现，关键还在施工和使用过程中，特别的施工阶键还在施工和使用过程中，特别的施工阶段，更是
2、实现安全度控制的关键。段，更是实现安全度控制的关键。通常的工程事故，源于设计阶段安全度控通常的工程事故，源于设计阶段安全度控制不足的案例也有，但比较少；较多的事制不足的案例也有，但比较少；较多的事故案例是施工阶段没有能实现设计所期望故案例是施工阶段没有能实现设计所期望的安全度。的安全度。在施工阶段安全度的实现在施工阶段安全度的实现设计时对工程安全度的控制，仅仅是在设设计时对工程安全度的控制，仅仅是在设计计算的层面进行，设计的结果反映了工计计算的层面进行，设计的结果反映了工程师对安全控制的期望和措施，但能否实程师对安全控制的期望和措施，但能否实现，完全取决于施工和运营阶段能否严格现，完全取决于施
3、工和运营阶段能否严格按照设计所依据的工况进行施工和运营期按照设计所依据的工况进行施工和运营期间的使用。如果不能按照设计要求施工和间的使用。如果不能按照设计要求施工和运营，那么设计对工程安全度的控制就会运营，那么设计对工程安全度的控制就会落空。落空。施工阶段对工程安全度的实现是关键性的，施工阶段对工程安全度的实现是关键性的，许多工程事故产生的原因，特别是重大事许多工程事故产生的原因，特别是重大事故产生的原因，大多在施工阶段。故产生的原因，大多在施工阶段。施工阶段实现设计的安全度控制，必须按施工阶段实现设计的安全度控制，必须按照设计计算的工况施工。照设计计算的工况施工。从设计人员来说，计算的控制工
4、况要考虑从设计人员来说，计算的控制工况要考虑到施工的要求和方便施工，但一旦设计确到施工的要求和方便施工，但一旦设计确定了方案，施工方面只能按照设计计算的定了方案，施工方面只能按照设计计算的工况去实施，违背了这一原则，或早或晚工况去实施，违背了这一原则，或早或晚总要出事故，特别是重大事故。总要出事故，特别是重大事故。设计时，设计人员应充分考虑施工条件，设计时，设计人员应充分考虑施工条件，根据工艺和施工方法的要求，方案尽可能根据工艺和施工方法的要求，方案尽可能方便施工，为施工创造条件，而施工人员方便施工，为施工创造条件，而施工人员应充分尊重设计人员的意图，严格按照设应充分尊重设计人员的意图，严格按
5、照设计图纸实施。计图纸实施。特别在基坑工程中，设计的要求和施工的特别在基坑工程中，设计的要求和施工的的方便之间经常存在矛盾，如何处理好设的方便之间经常存在矛盾，如何处理好设计与施工的关系，需要双方的努力。计与施工的关系，需要双方的努力。考虑方便施工的设计案例考虑方便施工的设计案例三围檩二支撑的钢筋混凝土内支撑体系三围檩二支撑的钢筋混凝土内支撑体系化解内支撑与施工干扰的方案化解内支撑与施工干扰的方案主体结构：主体结构： 建筑面积建筑面积213,376m2；基基坑坑尺尺寸寸： 基基坑坑面面积积13万万m2，开开挖挖深深度度12.5m，局部局部14.25m；支支撑撑尺尺寸寸： 两两道道钢钢筋筋混混凝
6、凝土土内内支支撑撑，第第2道支撑与两道围檩连接道支撑与两道围檩连接 ；比较造价：比较造价： 与与3道支撑方案相比，节省造道支撑方案相比，节省造价价803万元；万元； 挖挖土土速速度度： 16万万土土方方，用用88天天完完成成，平平均均每每天天2500 m3，最最高高每每天天4500m3，与与3道支撑方案相比缩短挖土工期道支撑方案相比缩短挖土工期5个月。个月。 支撑竖向布置方案既要满足围护结构变形支撑竖向布置方案既要满足围护结构变形和强度的要求，间距不能太大；但必须便和强度的要求，间距不能太大；但必须便于机械化施工，为了满足汽车在支撑上通于机械化施工，为了满足汽车在支撑上通行的净空要求，需要加大
7、支撑竖向间距。行的净空要求，需要加大支撑竖向间距。将一道支撑支承在两道围檩上，既加大支将一道支撑支承在两道围檩上，既加大支撑的竖向间距，又不改变围护结构的计算撑的竖向间距，又不改变围护结构的计算支点间距，本例是一个创造，改变了支撑支点间距，本例是一个创造，改变了支撑布置的固有格局。布置的固有格局。 岩土工程一般是隐蔽工程，工程质量的控岩土工程一般是隐蔽工程，工程质量的控制更需要施工单位的岩土工程师加强责任制更需要施工单位的岩土工程师加强责任感，提高技术水平，不要犯低级的错误。感，提高技术水平，不要犯低级的错误。从我国近年来重大工程事故发生的频率、从我国近年来重大工程事故发生的频率、后果的严重性
8、和事故的原因来看，值得我后果的严重性和事故的原因来看，值得我们总结经验教训，以杜绝重大事故。们总结经验教训，以杜绝重大事故。施工中工程安全度的失控原因，从现象上施工中工程安全度的失控原因，从现象上看，是偷工减料，赶进度，但从技术上看看，是偷工减料，赶进度，但从技术上看却是技术人员缺乏最起码的安全度控制的却是技术人员缺乏最起码的安全度控制的知识，缺乏实现设计安全度的意识。知识，缺乏实现设计安全度的意识。在事故频发的深基坑工程领域中，存在着在事故频发的深基坑工程领域中，存在着超超挖挖不按设计验算的工况挖土和及时支撑、不按设计验算的工况挖土和及时支撑、该加固被动区的该加固被动区的不加固不加固、挖出的
9、土、挖出的土乱弃土乱弃土以以及违背及违背先地下、后地上先地下、后地上施工的原则。施工的原则。这些一直都是基坑工程施工中的这些一直都是基坑工程施工中的顽症顽症，是许，是许多重大工程事故的主要原因。多重大工程事故的主要原因。设计是根据各个工况分别进行计算，然后按设计是根据各个工况分别进行计算，然后按照包络图的轴力、弯矩、剪力设计围护结构照包络图的轴力、弯矩、剪力设计围护结构和支撑。和支撑。一旦超挖，围护结构所承受的内力就远远超一旦超挖，围护结构所承受的内力就远远超过设计计算的数值，安全度就急剧降低过设计计算的数值，安全度就急剧降低。什么是设计工况？什么是设计工况？工况工况1工况工况2工况工况3工况
10、工况4工况工况5工况工况6不按照设计工况施工的案例不按照设计工况施工的案例前面介绍的这个深基坑工程的事故中，由前面介绍的这个深基坑工程的事故中，由于设计表达式两边不匹配，设计安全度的于设计表达式两边不匹配，设计安全度的不足已经使基坑的围护结构处于病态工作，不足已经使基坑的围护结构处于病态工作，而施工的超挖更使这个深基坑工程雪上加而施工的超挖更使这个深基坑工程雪上加霜，一场重大工程事故终于不可避免地发霜，一场重大工程事故终于不可避免地发生了。生了。从下面的照片中可以看出超挖的严重程度，从下面的照片中可以看出超挖的严重程度，如此严重的超挖，不出事故才怪呢？如此严重的超挖，不出事故才怪呢？从这个断面
11、来看，从这个断面来看，设计考虑了坑底注设计考虑了坑底注浆以加强被动区的浆以加强被动区的抗力，但施工时却抗力，但施工时却没有按照设计要求没有按照设计要求去做，没有在被动去做，没有在被动区注浆，被动抗力区注浆，被动抗力不足，设计时赖以不足，设计时赖以维持围护结构平衡维持围护结构平衡的被动抗力缺失了。的被动抗力缺失了。与超挖一样，设计时考虑了的坑底加固部与超挖一样，设计时考虑了的坑底加固部位的抗力，但实际没有加固，被动抗力不位的抗力，但实际没有加固，被动抗力不复存在，于是本来可以稳定的围护结构失复存在，于是本来可以稳定的围护结构失去了支承条件，围护结构就不可避免地倾去了支承条件，围护结构就不可避免地
12、倾覆了。覆了。从安全度的构成来看，超挖是从加大设计从安全度的构成来看，超挖是从加大设计表达式中的作用项来降低安全度，而坑底表达式中的作用项来降低安全度，而坑底加固的缺失，降低了被动区的抗力，降低加固的缺失，降低了被动区的抗力，降低了设计表达式中的抗力来降低安全度。了设计表达式中的抗力来降低安全度。如果在同一个基坑中，既不加固被动区而如果在同一个基坑中，既不加固被动区而又超挖，在设计表达式两边，抗力降低而又超挖，在设计表达式两边，抗力降低而作用又增大，安全度就急剧降低。作用又增大，安全度就急剧降低。许多工程事故有惊人的相似之处，在许多工程事故有惊人的相似之处，在10年年前、前、20年前发生过的事
13、故，现在还在一再年前发生过的事故，现在还在一再发生，这不得不使人感到没有真正发挥发生，这不得不使人感到没有真正发挥“前车之鉴前车之鉴”的作用。在工程技术人员中进的作用。在工程技术人员中进行工程事故的剖析教育是何等重要。行工程事故的剖析教育是何等重要。最近一次重大的基坑事故，究其主要原因，最近一次重大的基坑事故，究其主要原因，仍不外乎超挖和没有坑底加固这两项顽症。仍不外乎超挖和没有坑底加固这两项顽症。这是一个四道支撑的深基坑，开挖深度为这是一个四道支撑的深基坑，开挖深度为16m，由于施工超挖，第四道支撑没有及由于施工超挖，第四道支撑没有及时支撑。经反算，由于没有第四道支撑的时支撑。经反算，由于没
14、有第四道支撑的作用，致使第三道支撑的轴力增加了作用，致使第三道支撑的轴力增加了4347，地下连续墙的弯矩增加了，地下连续墙的弯矩增加了3751，剪力增加了，剪力增加了3840。除了上述超挖和坑底被动抗力的缺失之外，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弃土。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，对基坑周围的地面尽管，在基坑设计中，对基坑周围的地面荷载也作了规定，设计考虑了一定数量的荷载也作了规定，设计考虑了一定数量的地面荷载所产生的土压力，留有一定的裕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周边堆放超过规度，但施工也经常在基坑周
15、边堆放超过规定的重物，包括建筑材料和弃土。由于坑定的重物，包括建筑材料和弃土。由于坑边超载而产生的围护结构过大变形，甚至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有发生，直到最近挤到基坑破坏的事故时有发生，直到最近挤到了一幢小高层。了一幢小高层。对于重大工程事故，除了责任查处和经济对于重大工程事故，除了责任查处和经济理赔之外，在技术上展开充分的讨论，分理赔之外，在技术上展开充分的讨论，分析事故产生的力学机理，从保证实现设计析事故产生的力学机理，从保证实现设计安全度控制的角度进行技术上的总结，发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，是岩土工程界值得重挥反面教材的作用，是
16、岩土工程界值得重视的一件工作，也应该是岩土工程师继续视的一件工作，也应该是岩土工程师继续教育的重要内容。教育的重要内容。对于这一工程事故，需要根据现场检测的对于这一工程事故，需要根据现场检测的资料，抽象出体系破坏的力学模型，进行资料，抽象出体系破坏的力学模型，进行事故的机理分析。事故的机理分析。在软土地区，地面堆载究竟能产生多大的在软土地区，地面堆载究竟能产生多大的水平推力和多大的水平位移？事故现场的水平推力和多大的水平位移？事故现场的资料当然是最直接的，如果不充分，可以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，进行工程类比分析，借鉴其他的资料佐证，进行工程类比分析，这也是岩土工
17、程师很常用和很有效的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。思考工程问题的方法。地面堆载对相邻建筑物变形的影响和地基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。可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、分析以有助于思考和分析，要学会借鉴、分析与思考。与思考。堆土成功的经验堆土成功的经验钢渣堆场钢渣堆场, ,面积面积170170m m 200m,200m,高高4040m m，荷载荷载800800kPa, kPa, 时间时间2 2 3 3年，沉降年，沉降5 5 6 6 m m公园堆土，面积公园堆土，面积8080m m 120
18、m, 120m,高高 2525m,m,荷载荷载400400kPa, kPa, 时间时间2 2年，沉降年，沉降2 2m m钢锭堆场，面积钢锭堆场，面积2424m m 162m, 162m,荷载荷载160160kPa, kPa, 时时间间1.51.5年，沉降年，沉降1 1m m事故的教训事故的教训南山的滑坡（加载）南山的滑坡（加载）填方太快，不设排水措施填方太快，不设排水措施上游引水工程（卸载）上游引水工程（卸载）挖方太深挖方太深 坡度坡度1 ：3长基坑的端头滑坡（卸载）长基坑的端头滑坡（卸载）-端头无支撑端头无支撑借鉴堆载试验的借鉴堆载试验的资料资料堆载面积堆载面积22m 30m，不排水强度不排
19、水强度31kPa在在150kPa荷载作用下，离堆载边缘外荷载作用下，离堆载边缘外0.7m，地地面下面下7m处的实测水平位移处的实测水平位移810mm，水平位移与水平位移与竖直位移之比为竖直位移之比为1.34试验荷载试验荷载 kPa平均沉降平均沉降 mm安全系数安全系数60933.90902532.601204441.971506061.57运营时的安全度保证运营时的安全度保证在建筑物的运营阶段，仍然存在施工时已在建筑物的运营阶段，仍然存在施工时已经实现的工程安全度能否得以继续保持的经实现的工程安全度能否得以继续保持的问题。特别是对活荷载占的比例比较大的问题。特别是对活荷载占的比例比较大的工业建
20、筑物，如果在建筑物使用过程中，工业建筑物，如果在建筑物使用过程中，没有按照设计计算所控制的要求加载，工没有按照设计计算所控制的要求加载，工程的设计安全度控制就得不到保证，轻者程的设计安全度控制就得不到保证，轻者出现建筑物的开裂和损坏，重者发生重大出现建筑物的开裂和损坏，重者发生重大的工程事故。例如工业车间室内外地坪的的工程事故。例如工业车间室内外地坪的大面积堆料，车库、油罐使用时的加料速大面积堆料，车库、油罐使用时的加料速度控制不当，都会引发工程事故。度控制不当，都会引发工程事故。著名的加拿大特朗斯康谷仓，设计时没有著名的加拿大特朗斯康谷仓，设计时没有进行勘察，建成后使用时发生地基失稳倾进行勘
21、察，建成后使用时发生地基失稳倾倒的事故。倒的事故。吴泾焦化厂配煤房则是我国的著名一项工吴泾焦化厂配煤房则是我国的著名一项工程事故，它的典型性在于深刻地揭示了加程事故，它的典型性在于深刻地揭示了加载速率对地基稳定性的重要影响，同时，载速率对地基稳定性的重要影响，同时，它又成功地采用技术措施纠倾成功。它又成功地采用技术措施纠倾成功。加拿大特朗斯康谷倉加拿大特朗斯康谷倉加拿大特朗斯康谷倉长加拿大特朗斯康谷倉长59.44m，宽宽23.47m，高高31.00m，容积容积36368m3。谷倉的基础为钢筋混凝土筏基，厚谷倉的基础为钢筋混凝土筏基，厚61cm，埋置深度埋置深度3.66m。谷倉于谷倉于1911年
22、开始施工，年开始施工，1913年秋竣工。年秋竣工。谷倉自重谷倉自重20000t，相当于装满谷物后满载相当于装满谷物后满载重量的重量的42.5。1913年年9月起，往谷倉装谷月起，往谷倉装谷物，物，10月当谷倉装了月当谷倉装了31822m3时，发现时，发现1小小时内沉降达时内沉降达30.5cm。谷倉向西倾斜，并在谷倉向西倾斜，并在24小时内倾倒，但谷倉结构没有损坏。小时内倾倒，但谷倉结构没有损坏。对谷倉地基没有事先进行取土试验，根据对谷倉地基没有事先进行取土试验，根据相邻项目的资料，计算承载力为相邻项目的资料，计算承载力为352kPa。谷倉的地基由厚谷倉的地基由厚3m的近代沉积黏土、的近代沉积黏
23、土、12.2m厚的冰河沉积的黏土和厚的冰河沉积的黏土和3m厚的老黏厚的老黏土组成。土组成。谷倉倒塌谷倉倒塌40年后，年后，1952年，加拿大国家研年，加拿大国家研究委员会建筑研究部会同究委员会建筑研究部会同Peck教授，取土教授，取土补做了试验，粘土层的含水量随深度增加，补做了试验，粘土层的含水量随深度增加，从从40增加到增加到60，无侧限抗压强度从，无侧限抗压强度从118.4kPa减少到减少到70.0kPa。平均液限平均液限105，塑限，塑限70%，塑性指数，塑性指数70。用浅层的无侧限抗压强度用浅层的无侧限抗压强度118.4kPa，按太沙基公式计算地基极限承载力为按太沙基公式计算地基极限承
24、载力为59.25.71338kPa根据荷载资料，总荷载根据荷载资料，总荷载47058.8 t，其中谷物其中谷物的重量为的重量为27058.8 t。基底总压力为基底总压力为337.3kPa。结构自重的基底压力为结构自重的基底压力为143.36kPa，活荷载活荷载的基底压力为的基底压力为193.96kPa。估算安全系数的结果估算安全系数的结果谷倉自重的安全系数谷倉自重的安全系数338/143.36=2.36谷倉加载后的安全系数谷倉加载后的安全系数338/337.32=1.002工程处于极限状态。工程处于极限状态。工业构筑物的过大倾斜工业构筑物的过大倾斜 一座一座30m高的筒仓高的筒仓最大沉降速率达
25、到每昼夜最大沉降速率达到每昼夜45mm！15天内倾斜从天内倾斜从2.7 发展到发展到14.12 年倾斜达到年倾斜达到24 会不会成为第二个加拿大谷仓？会不会成为第二个加拿大谷仓？焦化厂配煤房焦化厂配煤房基本数据基本数据47.5m 10.8m筏形基础筏形基础5个直径个直径8m、高高31m的储煤斗的储煤斗基础埋置深度基础埋置深度1.5m构筑物自重压力构筑物自重压力76kPa抗剪强度指标：抗剪强度指标：三轴不排水强度三轴不排水强度20kPa十字板强度十字板强度22kPa焦化厂配煤房倾斜事故焦化厂配煤房倾斜事故结构完工后结构完工后3个月个月平均沉降平均沉降47mm，沉降速率沉降速率0.5mm/d倾斜倾
26、斜2.7 ，还比较正常，还比较正常完工后完工后6个月投产个月投产5天装煤天装煤215吨吨加煤停止时沉降速率加煤停止时沉降速率810mm/d；第第4天，天，2745mm/d，加速沉降，危险！加速沉降，危险！沉降的发展沉降的发展沉降速率的变化沉降速率的变化倾斜的急剧发展与纠倾时的回倾倾斜的急剧发展与纠倾时的回倾荷载与地基承载力荷载与地基承载力地基极限承载力：地基极限承载力：按固结快剪指标为按固结快剪指标为202kPa按不固结不排水剪指标为按不固结不排水剪指标为135kPa建筑物恒载建筑物恒载38000kN，产生基底压力产生基底压力76kPa，装煤装煤21500kN，产生基底压力产生基底压力44kP
27、a活载与恒载之比活载与恒载之比0.57基底总压力基底总压力120kPa安全度分析安全度分析 如果不快速加煤，安全系数如果不快速加煤，安全系数1.68；实际快速加煤，；实际快速加煤，故安全系数低于故安全系数低于1.68；不考虑施工期的排水固结，；不考虑施工期的排水固结，安全系数安全系数1.13；而实际安全系数介于；而实际安全系数介于1.131.68之间之间 荷载荷载承载力承载力恒载压力恒载压力76kPa活载压力活载压力44kPa总压力总压力120kPa固结不排水固结不排水202kPa2.661.68不排水剪不排水剪135kPa1.13变形分析变形分析加煤加煤2年后，平均沉降年后，平均沉降630m
28、m堆放钢锭纠倾以后沉降达堆放钢锭纠倾以后沉降达846mm，推算最终推算最终沉降量为沉降量为1150mm按压缩层厚度按压缩层厚度16.7m，平均模量平均模量2MPa计算，计算，得最终沉降量得最终沉降量689mm，两者之比为两者之比为1.67估计发生了侧向挤出，但没有实测水平位移估计发生了侧向挤出，但没有实测水平位移的数据验证的数据验证借鉴堆载试验的资料借鉴堆载试验的资料堆载面积堆载面积22m 30m，不排水强度不排水强度31kPa在在150kPa荷载作用下，离堆载边缘外荷载作用下，离堆载边缘外0.7m，地地面下面下7m处的实测水平位移处的实测水平位移810mm，水平位移与水平位移与竖直位移之比为
29、竖直位移之比为1.34试验荷载试验荷载 kPa平均沉降平均沉降 mm安全系数安全系数60933.90902532.601204441.971506061.57由于施工阶段对实现设计安全度控制是关由于施工阶段对实现设计安全度控制是关键性的，因此，设计单位的岩土工程师与键性的，因此，设计单位的岩土工程师与施工单位的岩土工程师之间的协调与互动施工单位的岩土工程师之间的协调与互动就显得特别重要。就显得特别重要。施工单位的岩土工程师需要对施工方案是施工单位的岩土工程师需要对施工方案是否影响设计安全度的实现，进行必要的计否影响设计安全度的实现，进行必要的计算与分析，这是从技术上防止工程事故的算与分析，这是
30、从技术上防止工程事故的必要措施。必要措施。在建筑物运营阶段，监测和控制对安全度在建筑物运营阶段，监测和控制对安全度的保证也是十分重要的措施。的保证也是十分重要的措施。四四.岩土工程的风险评估岩土工程的风险评估可靠度设计方法是概率方法应用于工程设可靠度设计方法是概率方法应用于工程设计而形成的一种设计方法；计而形成的一种设计方法；概率方法在岩土工程中有非常广泛的应用，概率方法在岩土工程中有非常广泛的应用，可靠度设计仅是其中之一；可靠度设计仅是其中之一；概率方法提供一种系统的、定量的方法去概率方法提供一种系统的、定量的方法去估计岩土工程师所遇到的不确定性，而不估计岩土工程师所遇到的不确定性，而不是去
31、取代传统的确定性的设计方法；是去取代传统的确定性的设计方法；CasagrandeCasagrande提出的概念提出的概念卡萨格兰特早在卡萨格兰特早在1965年提出了岩土工程中年提出了岩土工程中的的calculated risk（计算风险）概念：（计算风险）概念：根据经验和判断，用不完备的知识来估计根据经验和判断，用不完备的知识来估计在解决问题时考虑的数据的可能范围；在解决问题时考虑的数据的可能范围；对一定的安全储备或风险率的决策，引入对一定的安全储备或风险率的决策，引入经济因素和失效所引起的损失。经济因素和失效所引起的损失。PeckPeck的说法的说法岩土工程发展为两个方面，一部分依然是岩土工
32、程发展为两个方面，一部分依然是传统的问题，而另一部分如地震、自然坡传统的问题，而另一部分如地震、自然坡稳定、环境岩土工程和海洋工程等。在这稳定、环境岩土工程和海洋工程等。在这些领域中，工程师们需要更新的、更严格些领域中，工程师们需要更新的、更严格的可靠度的评价，这就需要不同的方法，的可靠度的评价，这就需要不同的方法，我们相信概率方法在这些领域中很快地发我们相信概率方法在这些领域中很快地发展。这些领域中的工程师很快地接受这种展。这些领域中的工程师很快地接受这种方法是毫不奇怪的，概率方法向传统领域方法是毫不奇怪的，概率方法向传统领域发展也是毫不奇怪的。发展也是毫不奇怪的。由于岩土工程师是在信息不完
33、备的条件下由于岩土工程师是在信息不完备的条件下进行判断和决策。进行判断和决策。因此所采取的工程措施与实际可能发生的因此所采取的工程措施与实际可能发生的事件可能存在着不一致性，这就存在着风事件可能存在着不一致性，这就存在着风险。险。所以，在岩土工程中，不论是设计、施工所以，在岩土工程中，不论是设计、施工都存在一定的风险，需要进行风险评估。都存在一定的风险，需要进行风险评估。将风险限制在人们可以接受的范围内。将风险限制在人们可以接受的范围内。例如，边坡的坡度该取多少为好？坡度平例如，边坡的坡度该取多少为好？坡度平坦，安全度高，但工程费用大；坡度取陡坦，安全度高，但工程费用大；坡度取陡一些，费用就可
34、以小一些，但安全度低。一些，费用就可以小一些，但安全度低。用确定性的方法来分析，采用规范规定的用确定性的方法来分析，采用规范规定的安全系数设计，按定值设计的思维方法，安全系数设计，按定值设计的思维方法，认为肯定是安全的。但一场暴雨，可能冲认为肯定是安全的。但一场暴雨，可能冲垮了边坡，造成了铁路中断，损失惨重。垮了边坡，造成了铁路中断，损失惨重。于是，查工程质量是否存在问题，是否收于是，查工程质量是否存在问题，是否收取了回扣，查谁的责任，处理了责任人，取了回扣，查谁的责任，处理了责任人，今后是否就不会发生这类事故呢？今后是否就不会发生这类事故呢？为了规避责任，说成是自然灾害，那也对，为了规避责任
35、，说成是自然灾害，那也对，发生了几十年一遇的暴雨，那不是自然灾发生了几十年一遇的暴雨，那不是自然灾害？这样都没有责任了，但这种事故还在害？这样都没有责任了，但这种事故还在不断的出现，需要换个思维方式来看。不断的出现，需要换个思维方式来看。工程师对于发生暴雨的可能性，掌握不够、工程师对于发生暴雨的可能性，掌握不够、暴雨与滑坡的关系认识不充分，认为按照暴雨与滑坡的关系认识不充分，认为按照规范做了就肯定安全了，其实他设计的边规范做了就肯定安全了，其实他设计的边坡不可能是坡不可能是100安全的，总存在着一定的安全的，总存在着一定的失效概率。你对暴雨的资料、暴雨的作用失效概率。你对暴雨的资料、暴雨的作用
36、掌握充分一些，失效的风险可能小一些，掌握充分一些，失效的风险可能小一些，但风险总是存在的。但风险总是存在的。如何估计这种风险？风险就与可能失效的如何估计这种风险？风险就与可能失效的概率有关，是一种概率的估计，因此需要概率有关，是一种概率的估计，因此需要用概率方法，对你的决策风险进行评估。用概率方法，对你的决策风险进行评估。你设计的边坡比较陡一些，造价是节省了，你设计的边坡比较陡一些，造价是节省了，但一旦发生滑坡，造成铁路中断，造成更但一旦发生滑坡，造成铁路中断，造成更大的经济损失；如果平坦一些。造价是贵大的经济损失；如果平坦一些。造价是贵一些，但失效概率小了，风险损失就小了。一些，但失效概率小
37、了，风险损失就小了。因此，应该进行考虑风险损失的技术经济因此，应该进行考虑风险损失的技术经济比较，选择最佳的方案。这就需要应用概比较，选择最佳的方案。这就需要应用概率方法来分析。率方法来分析。香港滑坡的风险评估与风险管理香港滑坡的风险评估与风险管理香港多山，建筑物密集，是滑坡事故多发的香港多山，建筑物密集，是滑坡事故多发的地区，地区，1940年代以来，已有年代以来，已有470人在滑坡事人在滑坡事故中丧生。故中丧生。1970年代，香港经历了多次大滑年代，香港经历了多次大滑坡。坡。1972年年6月，九龙山一个住宅开发区路月，九龙山一个住宅开发区路堤的坍塌吞没了一座住所，死亡堤的坍塌吞没了一座住所，
38、死亡71人，几个人，几个小时以后，香港岛中区宝珊道一个开挖面垮小时以后，香港岛中区宝珊道一个开挖面垮塌，带动了上面的山坡下滑毁坏了一座塌，带动了上面的山坡下滑毁坏了一座13层层高层建筑，死亡高层建筑，死亡67人；人；1976年年8月上述开发月上述开发区又发生路堤的破坏引起区又发生路堤的破坏引起18人死亡。人死亡。滑坡的照片滑坡的照片鉴鉴于于滑滑坡坡事事故故的的严严重重性性，香香港港在在1977年年成成立立 了了 管管 理理 机机 构构 “Geotechnical Control Office”,1991年年 改改 为为 “Geotechnical Engineering Office”负负责责
39、香香港港的的边边坡坡安安全全控制和岩土工程的管理。控制和岩土工程的管理。三三十十年年来来，香香港港地地区区滑滑坡坡的的风风险险评评估估与与风风险险管管理理取取得得了了显显著著的的成成绩绩，成成为为国国际际上上概概率方法实际应用的典范。率方法实际应用的典范。在在硬硬件件上上实实现现全全方方位位的的监监控控，包包括括用用GIS监监测滑坡的变形发展过程和中心远程控制。测滑坡的变形发展过程和中心远程控制。采用采用Quantified Risk Analysis(QRA)方法方法对香港全境的边坡进行监测、分析、治理，对香港全境的边坡进行监测、分析、治理，成为滑坡风险管理的一种有效工具。成为滑坡风险管理的
40、一种有效工具。风险管理从原则上需要回答这三个问题：风险管理从原则上需要回答这三个问题：1.多大的安全度是足够安全的？多大的安全度是足够安全的？2.投入力量和资金的可接受水平是什么？投入力量和资金的可接受水平是什么？3.如何量度投入的力量与资金的有效性？如何量度投入的力量与资金的有效性？采取边坡风险管理以后，香港每年发生滑采取边坡风险管理以后，香港每年发生滑坡的频数急剧降低。坡的频数急剧降低。滑坡年发生频率的直方图滑坡年发生频率的直方图风险管理流风险管理流程图程图什么是滑坡风险与滑坡风险分析？什么是滑坡风险与滑坡风险分析？滑坡风险是对于具有危害性的（对建筑物、滑坡风险是对于具有危害性的（对建筑物
41、、公共设施的损坏与经济损失）滑坡灾害发生公共设施的损坏与经济损失）滑坡灾害发生的定量尺度，滑坡风险用边坡的失效概率与的定量尺度，滑坡风险用边坡的失效概率与灾害后果（经济损失）的乘积来定量表示。灾害后果（经济损失）的乘积来定量表示。滑坡风险分析是对滑坡灾害后果的评估与风滑坡风险分析是对滑坡灾害后果的评估与风险的估计。险的估计。香香港港在在定定量量风风险险管管理理的的应应用用以以及及将将风风险险引引入入并并改改造造了了传传统统的的边边坡坡分分析析方方法法方方面面处处于于领先地位。这是由于下列的原因：领先地位。这是由于下列的原因：1.在在香香港港的的这这种种热热带带地地区区，降降雨雨特特征征、风风化
42、化岩岩地地层层中中的的地地质质条条件件与与地地下下水水条条件件都都存存在在相当可观的不确定性。相当可观的不确定性。2.事事实实说说明明了了，即即使使按按照照岩岩土土工工程程技技术术标标准准的的要要求求采采取取了了工工程程措措施施的的边边坡坡仍仍然然具具有有相相当高的破坏可能性。当高的破坏可能性。3. 基于风险的方法可以借助于较小边坡反基于风险的方法可以借助于较小边坡反算的先期经验，发展优化的目标。算的先期经验，发展优化的目标。4. 基于风险的方法可以大大简化滑坡风险基于风险的方法可以大大简化滑坡风险与公共政策之间的联系。与公共政策之间的联系。什什么么样样的的特特定定场场地地需需要要滑滑坡坡管管
43、理理？下下面面的的一一些些场场合合需需要要以以风风险险为为基基础础的的评评估估方方法法以以补充或代替传统的确定性方法：补充或代替传统的确定性方法：1.边边坡坡的的稳稳定定性性能能借借助助于于安安全全储储备备的的保保证证而而得得到到控控制制，但但需需要要估估计计风风险险和和确确定定安安全全储储备范围的不确定性。备范围的不确定性。2.虽虽然然边边坡坡的的稳稳定定性性能能借借助助于于安安全全系系数数得得到到控控制制，但但可可能能发发生生的的破破坏坏（概概率率）还还需需要要考虑，特别是破坏后果严重的情况。考虑，特别是破坏后果严重的情况。3.控控制制边边坡坡的的稳稳定定性性是是不不实实际际的的（无无效效
44、的的），滑滑坡坡风风险险已已经经可可以以用用其其他他方方法法控控制制，例例如如采取措施减轻破坏的后果。采取措施减轻破坏的后果。4.潜潜在在的的滑滑坡坡灾灾害害是是已已经经知知道道的的，但但其其风风险险需需要要评评估估，以以确确定定降降低低风风险险的的要要求求与与优优化化方案。方案。5.对对潜潜在在的的滑滑坡坡灾灾害害性性质质及及它它们们可可能能的的后后果果并并不不完完全全知知道道，需需要要鉴鉴定定灾灾害害和和评评估估其其风风险。险。风险分析需要回答的问题风险分析需要回答的问题1.什么原因引起灾害？（灾害的鉴别）什么原因引起灾害？（灾害的鉴别）2.多久会发生？（灾害频率估计）多久会发生？（灾害频
45、率估计）3.什么样的损失？可能性多大？破坏程度如什么样的损失？可能性多大？破坏程度如何？（灾害后果的估计）何？（灾害后果的估计）4.危险性的似然率是多少？（风险的定量计危险性的似然率是多少？（风险的定量计算）算）5.重要性如何？（风险的评价）重要性如何？（风险的评价）6.该怎么做？（风险管理）该怎么做？（风险管理）在风险评估中概率分析的应用在风险评估中概率分析的应用岩土工程分析中不确定性的来源：岩土工程分析中不确定性的来源：1. 参数的不确定性参数的不确定性2. 模型的不确定性模型的不确定性3. 人为因素的不确定性人为因素的不确定性香港风险评估中所用的概率分析方法：香港风险评估中所用的概率分析
46、方法：古典的可靠度分析方法古典的可靠度分析方法Monte Carlo模拟方法模拟方法Bayesian估计方法估计方法考虑岩土性质的空间变异性考虑岩土性质的空间变异性能考虑空间相关与局部平均效应的随机有能考虑空间相关与局部平均效应的随机有限元计算方法限元计算方法GCO提出的边坡工程的岩土工程指南中，提出的边坡工程的岩土工程指南中，对高风险的边坡采用高的安全系数，对低对高风险的边坡采用高的安全系数，对低风险的边坡允许低的安全系数。风险的边坡允许低的安全系数。分析技术的发展分析技术的发展1. 人工边坡的滑动分析人工边坡的滑动分析2. 对自然岩坡滑坡的分析对自然岩坡滑坡的分析3. 自然山坡滑坡与暴雨的
47、相关性分析自然山坡滑坡与暴雨的相关性分析4. 确定可接受的风险界限确定可接受的风险界限人工边坡的滑动分析人工边坡的滑动分析研究迁移角与滑坡体积的关系研究迁移角与滑坡体积的关系随着滑坡体积的增大，迁移角趋于平缓。随着滑坡体积的增大，迁移角趋于平缓。迁移角的概念比较简单，而且它能直接反迁移角的概念比较简单，而且它能直接反映滑动体的影响区域，相似于滑动过程中映滑动体的影响区域，相似于滑动过程中能量损失率，也综合了坡降的影响。能量损失率，也综合了坡降的影响。人工边坡的滑动分析人工边坡的滑动分析对自然岩坡滑坡的分析对自然岩坡滑坡的分析泥泥石石流流的的监监测测和和分分析析采采用用GIS平平台台的的三三维维
48、模模型型，能能计计算算出出泥泥石石流流的的位位置置、速速度度和和厚厚度度，迁移角和迁移距离的散点图见下图。迁移角和迁移距离的散点图见下图。采采用用Voellmy流流变变模模型型，对对60个个泥泥石石流流观观测测资资料料进进行行了了反反分分析析，输输入入参参数数为为表表观观摩摩擦擦角角 和紊流系数和紊流系数 （m/s2）。泥石流滑动资料泥石流滑动资料自然山坡滑坡与暴雨的相关性自然山坡滑坡与暴雨的相关性香香港港有有降降雨雨观观测测的的网网络络，110个个雨雨量量计计，用用无无线线技技术术将将信信息息输输送送到到中中心心，积积累累了了20年年的数据。的数据。得得到到了了滑滑坡坡密密度度（平平方方公公
49、里里的的滑滑坡坡数数量量）与与归归一一化化的的单单次次暴暴雨雨量量（24小小时时的的雨雨量量与与年平均雨量之比）的相关性。年平均雨量之比）的相关性。相关性分析的结果相关性分析的结果可接受的风险界限可接受的风险界限这方面的先例很少，参考了欧洲、澳洲和这方面的先例很少，参考了欧洲、澳洲和加拿大关于其他领域的风险标准，对于自加拿大关于其他领域的风险标准，对于自然坡的滑坡和巨石的坠落制定了过渡性的然坡的滑坡和巨石的坠落制定了过渡性的风险界限，包括个人的风险和社会的风险风险界限，包括个人的风险和社会的风险两个方面。两个方面。个人风险界限应用于在滑坡灾害中最易伤个人风险界限应用于在滑坡灾害中最易伤害的年死
50、亡概率，而社会风险则用于影响害的年死亡概率，而社会风险则用于影响社会的总风险。社会的总风险。可接受的个人风可接受的个人风险界限险界限由岩坡的滑坡与由岩坡的滑坡与巨石坠落所引起巨石坠落所引起的社会风险界限的社会风险界限定量风险分析应用的案例定量风险分析应用的案例定量风险分析的应用分为全局的和特定场定量风险分析的应用分为全局的和特定场地两方面。地两方面。定量风险分析作为一种工具可以对特定场定量风险分析作为一种工具可以对特定场地进行研究。然而，这种方法也可以用于地进行研究。然而，这种方法也可以用于大量滑坡的全局分析的估计。大量滑坡的全局分析的估计。灾害模型是在以往滑坡调查资料的基础上灾害模型是在以往
51、滑坡调查资料的基础上进行的灾害分类。进行的灾害分类。人工边坡灾害模人工边坡灾害模型与灾害分类型与灾害分类潜在的生命损失潜在的生命损失潜在的生命损失（潜在的生命损失（Potential loss of life）PLL定义为被宽度定义为被宽度10m，体积，体积50m3的的滑坡直接击中的事件中死亡的平均人数。滑坡直接击中的事件中死亡的平均人数。对于不同的灾害，考虑滑坡的规模和设施对于不同的灾害，考虑滑坡的规模和设施的性质，分组统计的数据见的性质，分组统计的数据见Table2。根据灾害及后果模型，从根据灾害及后果模型，从35000个边坡分类个边坡分类计算的计算的PLL见见Table3。切坡、填方和挡
52、墙的切坡、填方和挡墙的PLL全局性的定量风险分析为分别确定管理目全局性的定量风险分析为分别确定管理目标提供了三种边坡风险的分布与特征；标提供了三种边坡风险的分布与特征；不同类型边坡的风险分布见表不同类型边坡的风险分布见表Table4；挖；挖方边坡、填方边坡和挡土墙的定量风险的方边坡、填方边坡和挡土墙的定量风险的比值是比值是6 1 1。用于定量风险减少的目标和风险的传递用于定量风险减少的目标和风险的传递用于费用利益估计用于费用利益估计不同类型边坡的风险分布不同类型边坡的风险分布自然坡全局风险的灾害分类自然坡全局风险的灾害分类12种灾害的类型，种灾害的类型，3种不同的机理，种不同的机理，4种不种不
53、同的规模；渠化泥石流、混合型泥石流（）同的规模；渠化泥石流、混合型泥石流（）沿着地形的坡降塌落和敞开的山坡滑动和沿着地形的坡降塌落和敞开的山坡滑动和塌落；塌落；自然坡全局风险的灾害分类自然坡全局风险的灾害分类频率模型频率模型频率模型是基于降雨滑坡相关分析的结频率模型是基于降雨滑坡相关分析的结果，具有统计上的足够精度。果，具有统计上的足够精度。对自然坡全局的定量风险分析的结论是估对自然坡全局的定量风险分析的结论是估计每年的潜在的生命损失为计每年的潜在的生命损失为5个。个。特定场地的定量风险分析特定场地的定量风险分析特定场地的定量风险分析主要用于自然坡特定场地的定量风险分析主要用于自然坡的滑坡。的
54、滑坡。对指定场地的结对指定场地的结构物分别计算的构物分别计算的单体风险水平。单体风险水平。学习香港的岩土工程经验学习香港的岩土工程经验香港是市场经济发达的地区，岩土工程体香港是市场经济发达的地区，岩土工程体制也是比较成熟的地区，从上面的介绍中制也是比较成熟的地区，从上面的介绍中可以看出的不仅是技术上的先进经验，也可以看出的不仅是技术上的先进经验，也可以领会他们在技术控制体制和监管体制可以领会他们在技术控制体制和监管体制上的经验。上的经验。香港与大陆同文同宗，为我国岩土工程师香港与大陆同文同宗，为我国岩土工程师就近学习岩土工程体制提供了方便。就近学习岩土工程体制提供了方便。在我国大陆，这几年深基
55、坑工程的事故很在我国大陆，这几年深基坑工程的事故很多，施工的安全事故很多，三峡库区滑坡多，施工的安全事故很多，三峡库区滑坡事故也比较多，关于工程风险评估与风险事故也比较多，关于工程风险评估与风险决策的问题引起了工程界、学术界甚至政决策的问题引起了工程界、学术界甚至政府的重视，也得到了保险业者的重视。府的重视，也得到了保险业者的重视。风险评估已经成为土木工程界，特别是岩风险评估已经成为土木工程界，特别是岩土工程界的关注，但一般还停留在定性分土工程界的关注，但一般还停留在定性分析判断的水平，采用专家咨询打分的方法，析判断的水平，采用专家咨询打分的方法，还很少采用概率方法来分析工程风险，应还很少采用
56、概率方法来分析工程风险，应当是一个有发展前途的领域。当是一个有发展前途的领域。体制和技术层面的深化改革体制和技术层面的深化改革在设计和决策时，我们经常面临信息量不在设计和决策时，我们经常面临信息量不是十分充分的情况，概率方法是处理和估是十分充分的情况，概率方法是处理和估量不确定性的最有效的方法。量不确定性的最有效的方法。概率方法能够提供有价值的洞察事物的途概率方法能够提供有价值的洞察事物的途径，特别是当经验不充分的时候，而确定径，特别是当经验不充分的时候，而确定性方法是做不到的。性方法是做不到的。最小样本容量是概率方法在工程勘察中的最小样本容量是概率方法在工程勘察中的一种直接应用，但强制性条文
57、却冲淡了取一种直接应用，但强制性条文却冲淡了取样数量的概率统计意义，形成了在样数量的概率统计意义，形成了在6个样的个样的问题上讨价还价的局面。问题上讨价还价的局面。岩土工程中大量采用经验公式，这是概率岩土工程中大量采用经验公式，这是概率方法应用的又一个领域，可是现在已经有方法应用的又一个领域，可是现在已经有点面目全非了。危机表现在两个方面，第点面目全非了。危机表现在两个方面，第一方面是出现了一些用计算结果进行回归一方面是出现了一些用计算结果进行回归分析得到的分析得到的“经验公式经验公式”！并进入规范！并进入规范！第二方面是漠视经验公式的第二方面是漠视经验公式的“地区性地区性”，不管土类、不管参
58、数的范围、不管是否经不管土类、不管参数的范围、不管是否经过验证，拿来就用的现象非常普遍。过验证，拿来就用的现象非常普遍。边坡设计边坡设计荷载是由岩土体本身产生的。荷载是由岩土体本身产生的。材料与土的强度采用不同准则的矛盾在边材料与土的强度采用不同准则的矛盾在边坡锚杆的设计中充分地体现出来。坡锚杆的设计中充分地体现出来。边坡设计完全具备采用可靠度的设计方法，边坡设计完全具备采用可靠度的设计方法，对于这类不涉及建筑物荷载的领域，又不对于这类不涉及建筑物荷载的领域，又不涉及地基承载力的领域比较简单。涉及地基承载力的领域比较简单。锚杆钢筋截面强度验算，钢筋强度用设计锚杆钢筋截面强度验算，钢筋强度用设计
59、值，锚杆拉力用设计值，采用了概率极限值，锚杆拉力用设计值，采用了概率极限状态设计方法。状态设计方法。锚固长度（由锚固体与地层的粘结强度确锚固长度（由锚固体与地层的粘结强度确定）验算，由于与地层有关，粘结强度采定）验算，由于与地层有关，粘结强度采用容许强度，故锚固拉力必须用标准值。用容许强度，故锚固拉力必须用标准值。锚固长度（由钢筋与锚固砂浆之间粘结强锚固长度（由钢筋与锚固砂浆之间粘结强度确定）验算，由于钢筋和砂浆都是建筑度确定）验算，由于钢筋和砂浆都是建筑材料，粘结强度用设计值，故锚固拉力也材料，粘结强度用设计值，故锚固拉力也用设计值。用设计值。与上部结构荷载密切相关的问题与上部结构荷载密切相
60、关的问题地基基础的设计，包括浅基础的地基承载地基基础的设计，包括浅基础的地基承载力验算、桩基础的单桩承载力验算和各类力验算、桩基础的单桩承载力验算和各类基础的结构设计，都是与上部结构荷载密基础的结构设计，都是与上部结构荷载密切相关的设计问题。切相关的设计问题。由于荷载的分项系数根据上部结构的可靠由于荷载的分项系数根据上部结构的可靠度分析得到的，地基基础设计时荷载的设度分析得到的，地基基础设计时荷载的设计值，即荷载标准值与分项系数都必须与计值，即荷载标准值与分项系数都必须与上部结构设计的规定一致。上部结构设计的规定一致。两类可靠度分析的概念两类可靠度分析的概念在地基基础可靠度研究中，不能不考虑上
61、在地基基础可靠度研究中，不能不考虑上部结构荷载条件的制约。由于对荷载分项部结构荷载条件的制约。由于对荷载分项系数的不同处理方法，形成了两类可靠度系数的不同处理方法，形成了两类可靠度分析的概念。一种是在上部结构荷载分项分析的概念。一种是在上部结构荷载分项系数约束条件下的可靠度分析，称为不完系数约束条件下的可靠度分析，称为不完全的可靠度分析；另一种是没有约束条件全的可靠度分析；另一种是没有约束条件的可靠度分析，称为完全的可靠度分析。的可靠度分析，称为完全的可靠度分析。依依照照可可靠靠度度分分析析的的本本来来意意义义，在在地地基基承承载载力力的的可可靠靠度度分分析析时时，基基本本变变量量有有4个个，
62、可可靠靠度度分分析析的的结结果果可可以以得得到到4个个验验算算点点坐坐标标，4个个相相应应的的分分项项系系数数以以及及可可靠靠指指标标。取取决决于于可可变变荷荷载载、恒恒载载、粘粘聚聚力力和和内内摩摩擦擦角角4个个基基本本变变量量变变异异系系数数的的相相对对大大小小和和相相应应均均值值的的大大小小，所所得得到到的的分分项项系系数数的的组组合合必必然然满满足足敏敏感感度度系系数数归归一一的的条条件件，或或称称为为闭闭合合条条件件，即满足下式：即满足下式： cos 2=0根根据据可可变变荷荷载载变变异异系系数数0.29，恒恒载载变变异异系系数数0.07，与与土土的的抗抗剪剪强强度度指指标标变变异异
63、系系数数的的组组合合，得得到到的的荷荷载载分分项项系系数数就就不不可可能能就就是是荷荷载载规规范范规规定定的的可可变变荷荷载载1.40和和恒恒载载1.20的的组组合合。尽尽管管是是各各基基本本变变量量之之间间的的最最佳佳组组合合，但但不不符符合合荷荷载规范的规定而不能应用于工程设计。载规范的规定而不能应用于工程设计。造造成成上上述述现现象象的的原原因因是是在在编编制制荷荷载载规规范范时时只只验验算算了了14种种构构件件设设计计的的工工况况，没没有有验验算算地地基基基基础础设设计计的的工工况况；合合理理的的解解决决办办法法是是在在优优化化荷荷载载分分项项系系数数时时应应当当同同时时考考虑虑地地基
64、基基基础础设设计计的典型工况。的典型工况。在在目目前前的的情情况况下下，为为了了今今后后设设计计工工作作的的方方便便，确确定定地地基基基基础础设设计计的的抗抗力力分分项项系系数数时时必必须须满满足足既既定定的的荷荷载载分分项项系系数数的的条条件件，这这就就提提出出了了不不完完全全可可靠靠度度分分析析的的问问题题。所所谓谓不不完完全全可可靠靠度度分分析析，是是指指在在满满足足可可变变荷荷载载分分项项系系数数1.40，恒恒载载分分项项系系数数1.20的的条条件件下下分分配配土土的的抗抗剪剪强强度度指指标标的的分分项项系系数数，其其结结果果必必然然不不能能满满足足闭闭合合条条件件，亦亦即即不不能能得
65、得到到失失效效概概率率为为最最大大的的验验算算点点。从从可可靠靠度度的的角角度度看看是是不不合合理理的的，但但从从满满足足工工程程实实用用的的角角度看，又是必要的。度看，又是必要的。关于地基承载力关于地基承载力采采用用概概率率极极限限状状态态设设计计原原则则的的前前提提是是极极限限状状态态设设计计，而而不不是是按按容容许许应应力力设设计计，没没有有这这个个前前提提，便便不不可可能能实实现现可可靠靠度度设设计计。89版版建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范报报批批时时，由由于于在在当当时时技技术术条条件件没没有有具具备备的的情情况况下下，强强制要求采用的结果。制要求采用的结果。正正确确的的道
66、道路路应应该该首首先先采采用用总总安安全全系系数数法法计计算算地地基基承承载载力力，然然后后再再进进行行可可靠靠度度设设计计的的转轨。转轨。如何处理勘察与设计的体制关系？如何处理勘察与设计的体制关系？这是岩土工程与上部结构关系的第二个方这是岩土工程与上部结构关系的第二个方面，即我国已经开始的、从勘察行业起步面，即我国已经开始的、从勘察行业起步的岩土工程体制改革如何进行下去？如何的岩土工程体制改革如何进行下去？如何处理当前业内的诸多矛盾？如何提高岩土处理当前业内的诸多矛盾？如何提高岩土工程勘察的水平？如何提高勘察工作的地工程勘察的水平？如何提高勘察工作的地位？在勘察与设计分割的体制下，如何规位？
67、在勘察与设计分割的体制下，如何规避矛盾，做好岩土工程勘察工作？避矛盾，做好岩土工程勘察工作？我国实行的是从前苏联引进的勘察设计体我国实行的是从前苏联引进的勘察设计体制，制，这种体制的特点是政府既管经济这种体制的特点是政府既管经济、政政府又管技术，行政条块分割，技术封闭，府又管技术，行政条块分割，技术封闭，勘察与设计截然分离勘察与设计截然分离。勘察单位的任务是勘察单位的任务是从地质的角度查明工程地质条件，勘察人从地质的角度查明工程地质条件，勘察人员对上部结构设计的情况很少了解，也不员对上部结构设计的情况很少了解，也不一定一定需要了解，因而所提供的资料不一定需要了解，因而所提供的资料不一定符合设计
68、的需要，而设计人员对岩土工程符合设计的需要，而设计人员对岩土工程方面的问题亦不甚了解。方面的问题亦不甚了解。改革开放后改革开放后了解到西方工业发达国家的岩了解到西方工业发达国家的岩土工程技术体制与我国从前苏联沿用过来土工程技术体制与我国从前苏联沿用过来的工程地质勘察体制相比，有明显的优势的工程地质勘察体制相比，有明显的优势。西方工业发达国家在第二次世界大战以后西方工业发达国家在第二次世界大战以后的经济持续发展过程中，逐步形成了一整的经济持续发展过程中，逐步形成了一整套与市场经济相适应的岩土工程体制，其套与市场经济相适应的岩土工程体制，其特点是由岩土工程咨询公司或事务所承担特点是由岩土工程咨询公
69、司或事务所承担岩土工程勘察、设计、施工监理监测等任岩土工程勘察、设计、施工监理监测等任务，其专业面比较宽，适应性比较强，可务，其专业面比较宽，适应性比较强，可以适应不同主体工程的技术要求以适应不同主体工程的技术要求。1980年初举办了一个历时年初举办了一个历时3个月的研究班，个月的研究班，研究了在我国实行岩土工程体制的必要性、研究了在我国实行岩土工程体制的必要性、可行性和工作步骤，提出了报告，得到了可行性和工作步骤，提出了报告，得到了领导部门的支持，在全国勘察行业中得到领导部门的支持，在全国勘察行业中得到广泛的响应。但经历了广泛的响应。但经历了近近30年的体制改革，年的体制改革，岩土工程勘察设
70、计施工的统一过程仍处于岩土工程勘察设计施工的统一过程仍处于分割状态，行政部门的垄断依然存在，还分割状态，行政部门的垄断依然存在，还没有建立起统一的岩土工程咨询没有建立起统一的岩土工程咨询业。业。在目前这样的体制条件下，如何过渡到岩在目前这样的体制条件下，如何过渡到岩土工程体制？如何做好勘察工作？如何提土工程体制？如何做好勘察工作？如何提高勘察单位的水平与社会地位？高勘察单位的水平与社会地位？勘察行业存在的主要问题勘察行业存在的主要问题1. 在勘察、设计体制没有根本改革的条件在勘察、设计体制没有根本改革的条件下，依然存在勘察行业，还没有形成岩土下，依然存在勘察行业，还没有形成岩土工程体制的必要基
71、础条件；工程体制的必要基础条件；2. 岩土工程体制的改革没有从法律层面上岩土工程体制的改革没有从法律层面上改变勘察设计体制的基础；改变勘察设计体制的基础；3. 我国加入我国加入WTO以后，也没有为岩土工程以后，也没有为岩土工程体制创造更宽松的发展空间；体制创造更宽松的发展空间；4. 勘察市场的无序竞争，给勘察行业的发展勘察市场的无序竞争，给勘察行业的发展带来致命的伤害；带来致命的伤害；5. 在勘察工作中过多地强调地基基础的定量在勘察工作中过多地强调地基基础的定量计算，超越了勘察阶段的工作条件，既不可计算，超越了勘察阶段的工作条件，既不可能做好，又造成浮躁的情绪，使现场工作和能做好，又造成浮躁的
72、情绪，使现场工作和土工试验工作更得不到重视，主要表现在这土工试验工作更得不到重视，主要表现在这些方面：些方面：1) 在勘察阶段，由于基础埋深、尺寸都没在勘察阶段，由于基础埋深、尺寸都没有确定，实际上并没有确定地基承载力的有确定，实际上并没有确定地基承载力的条件，所提供的分层承载力缺乏物理基础；条件，所提供的分层承载力缺乏物理基础；在勘察阶段，对地基承载力的深宽修正计在勘察阶段，对地基承载力的深宽修正计算也是条件很难非常明确的，例如，将裙算也是条件很难非常明确的，例如，将裙房、地下室的荷载换算为等代土层时，这房、地下室的荷载换算为等代土层时，这些荷载都还确定不了，就影响判断承载力些荷载都还确定不
73、了，就影响判断承载力能否满足要求，是否需要地基处理或打桩能否满足要求，是否需要地基处理或打桩等等。等等。2) 由于在勘察阶段，上部结构荷载的分布由于在勘察阶段，上部结构荷载的分布还没有最后明确，基础类型也没有最后确还没有最后明确，基础类型也没有最后确定，在勘察报告中提供拟建建筑物的沉降定，在勘察报告中提供拟建建筑物的沉降和不均匀沉降也是不现实的。由于不同的和不均匀沉降也是不现实的。由于不同的基础类型，独立柱基和条形基础，或者是基础类型，独立柱基和条形基础，或者是筏形基础，沉降和不均匀沉降的计算就都筏形基础，沉降和不均匀沉降的计算就都不相同。勘察阶段根据假定荷载计算的结不相同。勘察阶段根据假定荷
74、载计算的结果并没有达到控制变形的要求，而计算不果并没有达到控制变形的要求，而计算不均匀沉降更是不可能实现的要求；均匀沉降更是不可能实现的要求；3) 有的审图单位要求勘察报告验算软弱下有的审图单位要求勘察报告验算软弱下卧层强度，将设计提前到勘察阶段来做可卧层强度，将设计提前到勘察阶段来做可能吗？能吗？软弱下卧层验算是地基基础设计工作的一软弱下卧层验算是地基基础设计工作的一部分，是在持力层承载力验算的基础上部分，是在持力层承载力验算的基础上 进进一步的计算。在勘察阶段，没有荷载，没一步的计算。在勘察阶段，没有荷载，没有基础埋深与平面尺寸，就没有验算软弱有基础埋深与平面尺寸，就没有验算软弱下卧层的必要条件。下卧层的必要条件。上面这些问题值得引起大家的重视与深思。上面这些问题值得引起大家的重视与深思。产生这些现象的原因是什么？会造成怎么产生这些现象的原因是什么？会造成怎么样的后果？怎样纠正这种不合适的做法？样的后果？怎样纠正这种不合适的做法？需要岩土工程界人士的重视与努力，这些需要岩土工程界人士的重视与努力，这些问题应该作为岩土工程师继续教育的内容，问题应该作为岩土工程师继续教育的内容，以引起岩土工程师关注。以引起岩土工程师关注。欢迎大家提出宝贵意见！欢迎大家提出宝贵意见！讲座结束讲座结束谢谢 谢谢
