勘探成果整理第7次课

1、第7次课,教学目的：要求学生掌握岩土工程勘探成果的整理方 法及报告编写 教学内容：第7章 勘察成果整理 重点难点： 岩土参数的分析选取、工程评价、报告 作业与实验：习题3,勘察成果整理,勘察成果整理是在搜集已有资料后，在工程地质测绘、勘探、测试、检验与监测所得各项原始资料和数据的基础上进行的 主要工作内容是： 岩土参数的分析与选定、岩土工程分析评价、反分析和勘察报告的编写,第一节 岩土参数的分析与选取,一、岩土参数的可靠性和适用性 岩土参数的分析与选定是岩土工程分析评价和岩土工程设计的基础。评价是否符合客观实际，设计计算是否可靠，很大程度上取决于岩土参数选定的合理性。 岩土参数可分为两类： 评

2、价指标: 用以评价岩土的性状，作为划分地层鉴定类 别的主要依据； 计算指标: 用以设计岩土工程，预测岩土体在荷载和自然因素作用下的力学行为和变化趋势，并指导施工和监测。 这两类岩土参数必须具备可靠性和适用性,可靠性: 参数能正确反映岩土体在规定条件下的性状，能有把握地估计参数真值所在的区间。 适用性: 参数能满足岩土工程设计计算的假定条件和计算精度要求。 岩土工程勘察报告应对主要参数的可靠性和适用性进行分析，并在分析的基础上选定参数。 岩土参数的可靠性和适用性涉及两个问题： 取样器和取样方法问题 试验方法和取值问题。 例如，测定粘性土液限的锥式仪法和碟式仪法差别就较大；测定土的不排水抗剪强度指

3、标，可采用室内的三轴试验和原位十字板试验。 因此，在进行岩土工程设计计算时，不仅要掌握岩土参数的数据，还要了解取样和试验问题，对岩土参数的可靠性和适用性进行评价,二、岩土参数的统计分析,1、岩土参数特征值： 岩土参数统计分析，一定要正确划分地质单元体。不同地质单元的数据不能一起统计，同一地质单元(土层)取的土样，因土的不均匀性，用相同方法测定的数据常是离散的。常用的特征值： （1）算术平均值fm: 反映数据分布的集中情况或中心趋势，被作为某批数据的典型代表； （2）标准差f: 反映数据分布离散程度的.计算式为p127 (7-17-3) （3）变异系数：评价岩土参数的变异特征。国际通用，不同参数

4、有不同的变异范围。P127表,变异系数： 为了定量地判别和评价岩土参数的变异特性，以便提出不同的设计参数值。规范规定的岩土参数变异性等级见下表。 表岩土参数的变异性等级 岩土参数在垂向和水平方向的变异规律，按变异特性可以划分力学层位或分区统计指标,4）标准值k： 岩土参数的标准值是岩土工程设计时所采用的基本代表值，是岩土参数的可靠性估值。在统计学区间上母体平均值可靠性的安全估值。 风险率,2、岩土工程勘察成果报告中，应提供岩土参数值： (1) 提供各种岩土参数的平均值fm、变异系数、数值范围和数据的个数n。 (2) 岩土参数标准值，按设计规范规定的标准值取值方法计算。 (3) 岩土参数设计值,

5、第二节 岩土工程分析评价,一)、分析评价的内容和要求 岩土工程分析评价是勘探成果整理的核心内容。它是在各项勘察工作成果和搜集已有资料的基础上，依据工程的特点和要求进行的。 1、岩土工程分析评价的内容： (1)场地的稳定性和适宜性。 (2)为岩土工程设计提供场地地层结构和地下水空间分布的参数、岩土体工程性质和状态的设计参数。 (3)预测拟建工程施工和运营过程中可能出现的岩土工程问题，并提出相应的防治对策利措施以及合理的施工方法。 (4)提出地基与基础、边坡工程、地下洞室等各项岩土工程方案设计的建议。 (5)预测拟建工程对现有工程的影响、工程建设产生的环境变化，以及环境变化对工程的影响,2、岩土工

6、程分析评价要求： 1)必须与工程密切结合，充分了解工程结构的类型、特点和荷载组合情况，分析强度的风险和储备。要切实解决工程实际问题。 2)掌握场地的地质背景，考虑岩土材料的非均匀性、各向异性和随时间的变化，确定评估参数的最佳估值。 3)参考类似工程的经验，以作为拟建工程的借鉴。 4)理论依据不足、实践经验不多的岩土工程，可通过现场模型试验和足尺试验进行分。 对于重大工程和复杂的岩土工程问题，应在施工过程中进行监测，并根据监测资料适当调整原先制订的设计和施工方案。而且要预测和监控施工、运营的全过程,二、分析评价的方法 采用定性分析评价与定量分析评价相结合的方法来进行。在定性分析评价的基础上，进行

7、定量分析评价； 对某些问题则仅作定性分析评价即可，如工程选址及场地对拟建工程的适应性、场地地质背景和工程地质条件分析、岩土性状的描述等。 1、定性分析： 2、定量分析： 内容： （1）岩土体的变形性状及其极限值。 （2）岩土体的强度、稳定性及其极限值，包括地基和基础、边坡和地下洞室的稳定性。 （3）岩土压力及岩土体应力的分布与传递。 （4）其他各种临界状态的判定问题,定量分析可采用解析法、图解法或数值法。 解析法是使用最多的方法，解析法可分为定值法和概率分析法。 1、定值法:也称稳定性系数法或安全系数法 它将各种计算参数皆取一确定值。因稳定性系数就是各种参数的函数，因而所获得的稳定性系数也是一

8、确定值。为可靠起见，根据工程的重要性和地质条件的复杂程度，一般用安全系数来保证计算的安全度。即在强度上根据经验打一折扣，作为安全储备。表达式为： K=R/SK 式中：R、S、K、K分别为抗力、作用力、稳定性系数和安全系数,2、概率分析法: 由于岩土性质的差异性以及勘探、取样和测试的误差，导致许多参数并不是一个确定值，所获取的稳定性系数亦相应为随机变量。因而采用概率分析法进行稳定性评价更为合理，即按破坏概率量度设计的可靠性，将安全储备建立在概率分析的基础上。 目前国内的岩土工程计算一般都采用定值法，对特殊工程辅以概率分析法进行综合评价。 极限状态: 按规范规定，岩土工程计算应按极限状态进行。 “

9、极限状态”指的是：整个工程或工程的一部分，超过某一特定状态就不能满足设计规定的功能要求。这一特定状态即称为该功能的极限状态。各种极限状态都有明确的标志或限值。 按工程使用功能，可将极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态二类,承载能力极限状态或称破坏极限状态 它又可分为两种情况： 岩土体中形成破坏机制：地基的整体性滑动、边坡失稳、挡土结构倾覆、隧洞冒顶或塌帮、渗透破坏等 岩土体的过量变形或位移导致工程的结构性破坏： 由于土体的湿陷、震陷、融陷或其他大变形，造成工程的结构性破坏； 由于岩土过量的水平位移，导致桩的倾斜、管道破裂、邻近工程的结构性破坏； 由于地下水的浮托力、静水压力或动水压力

10、造成的工程结构性破坏等,正常使用极限状态或称功能极限状态 此极限状态对应于工程达到正常使用或耐久性能的某种规定限值。 属于正常使用极限状态的情况有： 影响正常使用的外观变形、局部破坏、振动以及其他的特定状态。 例如，由于岩土变形而使工程发生超限的倾斜、沉降、表面裂隙或装修损坏；由于岩土刚度不足而影响工程正常使用的振动；因地下水渗漏而影响工程(地下室)的正常使用等。 按承载能力极限状态计算，可用于评价地基承载力和整体稳定性、土坡稳定性和挡土结构稳定性等问题。 按正常使用极限状态计算，可用于评价岩土体的变形、动力反应、透水性和涌水量等,3、 反分析 （1）含义： 反分析是通过工程实体试验或施工监测

11、岩土体实际表现性状所取得的数据，反求某些岩土工程技术参数，并以此为依据验证设计计算、查验工程效果以及分析事故的技术原因。它与室内试验、原位测试一起，构成了求取岩土参数的三种手段。 例如，根据建筑物沉降观测结果，反求地基土层的模量或确定沉降计算的经验系数，并由此验证地基沉降量计算的确切性,反分析是岩土工程勘察、设计的一个重要特点。由于岩土工程的影响因素复杂，设计计算所用的数学模型或计算公式都需经过一定的概化和简化；尤其当地质条件较复杂时，岩土参数往往不易准确量测。所以设计计算的结果就存在误差和不确定性。此外，测试条件与工程原型之间存在较大的差别(尺寸效应、应力状态)，也影响岩土参数的可靠性和适用

12、性。因此，单纯依靠理论计算又无现成经验的设计，可靠性较低；而以实体试验和原型监测为依据的岩土工程设计则较为可靠、合理。 反分析应以岩土工程实体或足尺试验为分析对象。根据系统的原型观测，查验岩土体在工程施工和使用期间的表现，检验与预期效果相符的程度。只要方法得当，反分析可以求得更加符合实际的岩土工程技术参数。它与室内试验、原位测试一起，构成了求取岩土参数的第三种手段。也可以说，反分析是前两种测试方法的补充，并借以验证其所求得的参数的实用性,反分析注意事项： (1)反分析之前，应进行详细的场地勘察工作，了解岩土和地下水条件，以及它们在施工过程中发生的变化。 (2)了解工程实体或足尺结构物在施工和运

13、营过程中实际外加荷载的大小、加荷方式和作用时间 (3)通过测试和分析，确定岩土体的初始状态变量，如岩土体的初始应力状态、应力历史等。 (4)合理确定岩土体的本构关系或反应模型以及相应的计算方法。 (5)恰当假定分析过程中的排水条件和边界条件。 (6)恰当确定反分析中所需的岩土体辅助参数，如土的重量、隙比、含水率等。需进行数据统计时，一般只能在内插范围内选取参数，只有在确有把握的情况下，才采用外延方法。 (7)原型观测的项目、手段、方法和要求，应有针对性。 (8)在进行量纲分析、理论分析、统计分析时，应注意反分析工程与设计工程之间在尺寸上的差异,第四节 岩土工程勘察报告,勘察报告是岩土工程勘察的

14、总结性文件，文字报告和图表组成。 一、报告的基本内容 岩土工程勘察报告的内容，根据任务要求、勘察阶段、地质条件、工程特点等情况确定。鉴于岩土工程勘察的类型、规模各不相同，目的要求、工程特点和自然地质条件等差别很大，因此只能提出报告的基本内容。 基本内容： (1)委托单位、场地位置、工作简况，勘察的目的、要求和任务，以往的勘察工作及已有资料。 (2)勘察方法及勘察工作量布置，包括各项勘察工作的数量布置及依据，工程地质测绘、勘探、取样、室内试验、原位测试等方法的必要说明,3)场地工程地质条件分析，包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质和不良地质现象等内容，对场地稳定性和适宜性作出评价； (4)

15、岩土参数的分析与选用，包括各项岩土性质指标的测试成果及其可靠性和适宜性，评价其变异性，提出其标准值； (5)工程施工和运营期间可能发生的岩土工程问题的预测及监控、预防措施的建议。 (6) 提出地基基础方案、不良地质现象整治方案、开挖和边坡加固方案等岩土利用、整治和改造方案的建议，并进行技术经济论证； (7)对设计和监测工作的建议，工程施工和使用期间应注意的问题等,二、报告应附的图表 勘察报告应附必要的图表，主要包括： (1)场地工程地质图(附勘察工程布置)。 (2)工程地质柱状图、剖面图或立体投影图。 (3)室内试验和原位测试成果图表。 (4)岩土利用、整治、改造方案的有关图表。 (5)岩土工程计算简图及计算成果图表,