岩土工程评价与设计讲座之一下0市公开课金奖市赛课一等奖课件

岩土工程评价与设计办法讲座第一部分岩土工程评价办法（下）

同济大学高大钊6月第1页第1页五.勘察汇报中岩土工程评价1.地基承载力评价主要讨论勘察汇报中提供是什么样地基承载力，怎么使用这些承载力数据，用什么办法提供地基承载力。第2页第2页2.场地均匀性评价主要讨论均匀性评价目的终归是什么，如何看待均匀性问题和如何评价地基均匀性。第3页第3页1.地基承载力评价勘察汇报提供地基承载力特性值仅是强度参数还是同时满足强度与变形要求综合参数？用承载力公式确定地基承载力是否必须验算沉降？很多勘察单位直接把地基承载力标准值变为地基承载力特性值。因89规范与规范上部结构荷载组合不同，造成计算出基础底面积显著降低，对此很多结构设计人员提出疑问。第4页第4页用平板载荷试验得到承载力，用公式计算承载力，无论是极限还是允许值，也无论标以什么名称，都是从强度概念得到承载力，不包括变形概念。影响建筑物变形原因非常复杂，不也许在用载荷试验拟定承载力和用公式计算得到承载力时能够控制建筑物变形值。建筑物地基基础设计必须满足强度和变形两方面要求，但并不是要求承载力控制必须同时包括变形控制。第5页第5页为何会形成这种见解历史渊源？40年前74规范地基承载力表配套要求。当初形成了允许承载力一个“新”定义：在确保地基稳定和建筑物变形不超出限值条件下，地基土所能承受最大压力。这个定义进入了学校教科书，影响了几代人。在国外规范和教科书中并没有这样定义，地基极限承载力除以安全系数得到允许承载力。仅从强度稳定性角度定义。第6页第6页尚有一个原因是有些地域经验规则。有时候，承载力与变形都必须计算，有时候强度满足了要求，变形也自然满足。比如依据上海地质条件，硬壳层载荷试验数值也许达到150kPa左右，无论叫百分比界线，特性值，临界荷载，都是从硬壳层强度得到承载力，用公式计算时是用了硬壳层抗剪强度指标，载荷试验试验反应也就是2～3m厚硬壳层承载力。第7页第7页而建筑物沉降，主要是由深层软土控制，基础面积大，应力传得深，受压缩土层更厚，这些原因在载荷试验中能反应吗？显然不能；在计算公式中能反应吗？也是不能。因此依据上海地质条件和工程经验，天然地基只能用80～100kPa，即过去所谓老八吨。这个承载力是综合考虑了地基变形，普通情况下计算沉降是能够满足要求，但承载力还是强度问题，只是考虑了深层软土对沉降影响，取用值比较小一些而已。第8页第8页同时，这个承载力也不能对变形打包票，在建筑物体型复杂，层高改变大时，即使用了很低承载力，建筑物也还是有也许开裂。在本书1.6节中详细地简介了一些案例，即使建筑物层数不多，基底压力也并不高，但由于各种原因影响，建筑物还是墙面开裂，严重地损坏了。第9页第9页第10页第10页第11页第11页第12页第12页第13页第13页第14页第14页上海《地基基础设计规范》从1999年版开始，采用地基极限承载力公式按基础尺寸和埋置深度计算地基承载力，这本规范在最近修编工作时。在上海地域，近年来对10个场地浅层黏性土和粉土层一共做了39台平板载荷试验，以验证地基极限承载力计算公式合用性。试验结果表明，上海地域浅层土地基极限承载力在200kPa~300kPa之间，粉土承载力高于黏性土，粉土p～s曲线呈渐变型，无明显转折点；而黏性土p～s曲线有明显线性段。第15页第15页你谈到了89版《建筑地基基础设计规范》和《建筑地基基础设计规范》关系，但大家忽略了尚有一本74版《工业与民用建筑地基基础设计规范》，并且这是个源头。编制74版规范时，上部结构设计还没有采用概率极限状态设计办法，荷载采用是原则值，地基允许承载力用p1/4公式计算或查地基承载力表，设计办法是十分原则允许应力法。第16页第16页但在编制89版规范时，上部结构设计已经采用了概率极限状态设计办法，因此地基设计荷载也已经用了设计值，与74版规范相比大约提升了25％左右，但由于地基承载力用仍是允许值，无法用分项系数加以调整。尽管当初采用了一些提升地基承载力值办法，比如c、

统计修正系数采用85％确保率，深宽修正以后承载力增量不到10％也乘以1.1系数等，但这本规范颁布以后，总反应是基础宽度设计得宽了，即承载力是用得低了些。第17页第17页《建筑地基基础设计规范》事实上是回到了74版规范设计水平，即使在细部上有些差别，但在总体上是回到了74规范，即荷载小了，基础明显减小了，这是回归到74规范正常情况，不需要胆怯。规范与74版规范比较，安全度是一致；与89规范比较，将本来高了一点安全度拉了下来，不必有疑问，很正常。第18页第18页用承载力公式拟定地基承载力

为何必须验算沉降？《建筑地基基础设计规范》考虑弹塑性影响计算临界承载力，在一定程度上考虑了变形影响，却还要验算沉降。我想问，按我国《建筑地基基础设计规范》公式计算承载力特性值还需要验算沉降，是不是存在矛盾。第19页第19页《建筑地基基础设计规范》公式起源于前苏联规范。前苏联规范采用p1/4公式控制基底压力目的是为了进行沉降计算，认为基底下列塑性区开展深度没有超出1/4基础宽度，地基中大部分区域还处于弹性状态，能够用弹性理论计算应力，并用以计算沉降。满足了这个公式恰恰是沉降计算前提，并不是基底压力小于p1/4公式计算结果就不需要进行沉降计算了。第20页第20页《建筑地基基础设计规范》GB5007-基本上沿袭了前苏联规范体系，用规范地基承载力公式计算结果并不包括沉降必定满足要求结论。恰恰相反，几种版本地基基础设计规范都强调按照地基承载力公式计算结果拟定地基承载力，必须验算沉降。你理解上存在一些问题。第21页第21页问题之一是混同了强度与变形两个不同性质问题界线。地基承载力与建筑物沉降控制不能加以等同，前者是强度问题，与沉降控制不存在直接因果关系，用强度指标得不到沉降量，用压缩模量也得不到稳定验算结果。第22页第22页问题之二是不了解怎样进行变形控制。变形控制必须控制计算沉降满足建筑物要求，依据不同类型建筑物，用不同性质变形指标来控制，而承载力验算只与基础尺寸及埋置深度相关，与建筑物类型没有直接关系，因此只验算地基承载力不能替换变形控制。第23页第23页问题之三是地基承载力验算与沉降计算所包括土层深度范围不同。对地基承载力验算有影响主要是持力层和软弱下卧层，层位太深土层对承载力不会有什么影响。但深层土层对沉降量还是有主要影响，建筑物平面尺寸越大、基础宽度越宽，对沉降有影响深度范围就越深。第24页第24页承载力公式与经验关系比较《建筑地基基础设计规范》计算地基土强度特性值公式中包括土容重项，假如地下水位不同时，地基承载力计算结果是不同。但如按静探结果、标贯试验或物理性指标计算或查表求其承载力时，根本与地下水位无关。第25页第25页用地基承载力承载力公式计算办法，比较详细地反应了工程场地土体抗剪强度指标对地基承载力影响、也反应了地下水影响，普通计算结果比经验公式结果也许比较大一些，要满足沉降验算要求。对抗剪强度试验要求比较高，指标取值对承载力计算结果影响比较大。第26页第26页用经验办法拟定地基承载力，都是建立在载荷试验基础上积累经验，但所涵盖范围比较大，经验成熟程度、当地验证程度、取值可靠性也许存在比较大差别，不能一概而论，要详细分析。假如当地经验通过工程验证，比较成熟可靠，那么也许比公式计算要好把握一些。但对于笼统地所谓地域经验，没有验证工程，那需要谨慎看待。第27页第27页用《高层建筑岩土工程勘察规程》极限承载力公式能够提供地基承载力吗？不知道这能否用于中低层建筑勘察特性值取值依据？我国规范品种繁多，使人眼花缭乱，这本规范并非都是为高层建筑而编制，有些是针对高层建筑要求，有些含有普遍合用意义，需要详细分析，比如地基极限承载力公式就并不但适合用于高层建筑。第28页第28页国外是否也是分层提供地基承载力？现在勘察汇报是按不同深度土层分层提供地基承载力，其实质是基本条件（小压板，无埋深或假定为标准条基）下地基承载力。我问题是①国外是否也是这么做；②普通我们是把深层土假想为在地面处提供地基承载力，看了几本土力学教材也只是讲天然地基浅基础承载力公式，多未讲天然地基深基础承载力公式。第29页第29页在国外土力学著作中，包含前苏联，对浅基础和深基础承载力问题都是分别讨论，概念非常清楚，不可能用浅基础地基承载力公式去计算深层土地基承载力问题。在我国许多著作或教材中，对这个问题概念也是清楚。钱家欢教授主编《土工原理与计算》中，第八章地基承载力，其中第五节讲是“深基础地基承载力”，在这节开头就说明了二者区分：“深基础与浅基础含有不同破坏特性，因而其承载力确实定也各有所异。前面各节所介绍承载力计算公式均只适合用于浅基础情况。本节将讨论深基础地基破坏特性及其承载力确实定方法。”第30页第30页郑大同专家在《地基极限承载力计算》一书中叙述了梅耶霍夫对深基础地基承载力奉献：“50年代，梅耶霍夫进一步考虑了基础底面以上，土体发生抗剪强度影响，从而提出了浅基础和深基础极限承载力公式。”“梅耶霍夫在1951年曾经指出，地基承载力取决于地基土物理力学性质（密度、抗剪强度和变形性质），取决于地基中原始应力和地下水情况，取决于基础物理性质（基础尺寸、埋置深度和基底粗糙程度），并且也取决于建造基础办法。”第31页第31页但在工程勘察工作中，不知从什么时候开始，要求按不同深度土层分层提供地基承载力，而且不论土层埋藏深度怎样，都用浅基础地基承载力公式计算深层土地基承载力。这种做法对工程实践是不适当，更为可怕是使工程师们学术思想都搞糊涂了，基本概念也不讲了，以己之昏昏，怎能使人昭昭，糊里糊涂地计算，糊里糊涂地应用，浪费了也没有觉察，危险了在吃安全系数余量。第32页第32页分层提供承载力是一个习惯做法，是历史产物，在基础埋深不大情况下问题不突出；如何提供？将深层土层假定在地面，设定一个浅基础宽度与埋深，用规范公式计算，要求设计人员按实际埋置深度进行修正后使用；或者将浅层土载荷试验得到承载力，按相同物理指标推广到深层土中；第33页第33页太湖地域湖积平原厂区勘察，建筑物主要为厂房(最大单柱荷重kN)及办公楼(最大单柱荷重4000kN)，拟采用结构型式厂房为排架结构，办公楼为框架结构，浅基础。

依据当地域地层及拟建建筑物特性，勘探点布置深度为10-15m，为满足抗震规范对场地类别判别，其中选3个钻孔加深至20m。第34页第34页0-4.5m粘土,可(硬)塑，fak=200kPa,Es=6.68MPa

4.5-6.5m，粉质粘土,可塑，fak=140kPa,Es=5.55MPa

6.5-10.5m,粉土，中密，fak=140kPa,Es=8.58MPa

10.5-16.50,粉砂，中密，fak=200kPa，Es=10.45MPa第35页第35页3个加深钻孔揭发地层为：

16.50-19.00,粉质粘土，软塑,

Es=4.17MPa

19.00-20.00,粘土，可塑,

Es=7.31MPa

经验算，当采用独立柱基，基础宽度取4.5m时，基础埋深取1.5m，地基土承载力可满足要求；地基压缩层厚度小于10m。第36页第36页由于加深钻孔深度仅为通过土类估算20m以浅剪切波速，以满足对场地类别鉴定要求，故每层仅取3层原状样品，未提供地基承载力特性值。当我院审核人认为揭发深度内地层均要提供地基承载力特性值。请问16.50m以深粉质粘土及粘土层有必要提fak吗？

第37页第37页依据这两幢建筑物性质和荷载大小，勘探深度10～15m就能满足天然地基浅基础承载力计算和沉降计算要求。将部分钻孔深度增长到20m，完全是为了测定剪切波速以计算等效剪切波速，拟定建筑场地类别。因此，加深钻孔资料，即对16.5m～20.0m范围土层并不需要评价地基承载力。第38页第38页在这个案例中，基础选型已经比较明确，基础埋置深度也能拟定，哪些土层是主要土层，应当比较清楚了。因此，你对16.5m下列土层，不按主要土层要求取土，也不需要提供地基承载力提议值，这是符合强制性条文要求。第39页第39页看四份岩土工程汇报，其中两份是国内，两份是由国外岩土工程师编写，一份在国外，一份在国内。某冲压机车间某电厂扩建工程美国加州一个超市国内一个商城第40页第40页〔实例1.1-1〕软土地域某冲压车间压机基础岩土工程勘察，压机基础尺寸为24m×86.5m，基底总压力为204kPa，采取桩基础。考虑3种不同桩长方案，桩入土深度分别为45m、60m和65m，桩端持力层分别为第⑧b、第⑨b、和第⑩层，因此钻孔深度91.45m，勘探深度范围内揭露了十多层土层。第41页第41页对于这样一个项目，已经明确采用长桩基础工程，还要在勘察汇报中分层地提供那么多土层地基允许承载力，不知道其目的终归是什么？地基基础设计主线不需要这些土层作为天然地基持力层，也不需用这些土层地基承载力进行设计。尤其是这些深层土地基承载力，用浅基础地基承载力公式计算得到这些数据既没有什么用处，也没有什么物理意义，显然是多出。第42页第42页第43页第43页〔实例1.1-2〕国内某电厂扩建工程岩土工程勘察汇报。主厂房为框架和排架结构两种结构型式，采用天然地基方案，勘探孔深度39m～42m，揭发了9层土层，对各个主要土层均进行了地基承载力分析与计算，地基允许承载力综合提议值。第44页第44页这份资料特点是已经明确采用天然地基上浅基础，设计主厂房基础埋置深度为6.5m，基底最大压力为200kPa。第③1层土层埋藏深度正好在6.5m左右，对表1-2中所提供地基承载力进行深宽修正以后地基承载力也不小于基底最大压力，因此采用③1层作为主车间基础持力层是可行。第45页第45页第46页第46页〔实例1.1-3〕这是一份美国加州某超市岩土工程汇报。建设场地面积为74000m2，建筑面积为21500m2，结构为单层排架。由结构自重产生柱荷载为：内柱385kN，外柱267KN；由活荷载所产生柱荷载为680kN，地坪均布荷载为7.3kPa，最大集中荷载为23kN；承重墙荷载为181.4kN/m~272.1kN/m，非承重墙荷载为22.3kN/m~90.7kN/m。〔实例1.1-3〕这是一份美国加州某超市岩土工程汇报。建设场地面积为74000m2，建筑面积为21500m2，结构为单层排架。由结构自重产生柱荷载为：内柱385kN，外柱267KN；由活荷载所产生柱荷载为680kN，地坪均布荷载为7.3kPa，最大集中荷载为23kN；承重墙荷载为181.4kN/m~272.1kN/m，非承重墙荷载为22.3kN/m~90.7kN/m。[4]第47页第47页该场地经典土层柱状图见图1-1，基础设计所需地基允许承载力数值见表1-3。这份汇报表明，岩土工程分析需要以确切上部结构传至基础荷载为依据，才干进行必要计算。对于地基承载力，对于采取天然地基项目，只需要分析持力层地基承载力，不需要分层提供每层土地基承载力。资料也表明，评价地基承载力时，假如采取极限承载力公式计算，能够按照不同荷载组合，分别采取不同安全系数。第48页第48页第49页第49页第50页第50页第51页第51页〔实例1.1-4〕由国外岩土工程师为外商投资建于国内软土地域某商城编写岩土工程汇报。该商城场地面积18600m2，周围长度160m×105m。建筑物全景见图1-2，由北、东、西三个塔楼和裙房构成，北塔楼地上48层，框剪结构，基础尺寸55m×43m，基底平均压力为350kPa；东、西塔楼均为地上32层，框剪结构，东塔楼基础面积32m×72m，第52页第52页基底平均压力为265kPa，西塔楼基础面积32m×55m，基底平均压力为265kPa；裙房为地上8层，框架结构，基底平均压力为150kPa。所有采用筏板下桩基础，满堂布桩，桩径500mm、壁厚9mm钢管桩，桩长35m，单桩承载力1330kN。北塔楼基坑开挖深度为7.5m，东、西塔楼为6.5m，裙房为4.5m。第53页第53页第54页第54页第55页第55页第56页第56页提供分层承载力主要问题1.将勘察汇报结论建立在缺乏物理概念基础之上；2.在工程中采用这种办法拟定地基承载力，存在许多无法预计不拟定性，也许是安全隐患，也也许会造成资源浪费；第57页第57页3.将在基础埋置深度不深历史条件下得到深宽修正经验办法，推广到10余米以致20多米深度，对所引起也许问题没有充足地预计；4.由于高层建筑大量采用，基础埋置深度急剧增大，由于拟定地基承载力办法不科学性带来问题日益严重；现在应当冷静地分析和考虑如何处理这个问题。第58页第58页2.场地均匀性评价场地均匀性评价是岩土工程勘察主要内容，但对怎样认识均匀性与均匀性评价作用存在不同了解，因而做法与结果也就不同。重点讨论这三个问题：评价场地均匀性作用是什么？怎样认识与处理场地土层不均匀性？场地均匀性评价方法第59页第59页场地均匀性评价作用是什么？场地均匀性评价是手段而不是目的；为基础方案选择和采用工程办法提供依据；为方案或设计结果比较提供建筑物性状定量或半定量计算结果；勘察阶段均匀性评价不是最后止果。第60页第60页场地均匀性评价是手段

而不是目场地均匀性评价不是简朴地阐明自然界，而是为了工程建设（设计与施工）需要，分析与阐明地基岩土层力学性状均匀性。因此，均匀性评价前提是工程建设要求，均匀性评价内容是分析地基均匀性对建筑物影响，均匀性评价结果为工程设计与施工方案提供依据。第61页第61页为基础方案选择和

采用工程办法提供依据勘察汇报中均匀性评价结果不是“均匀还是不均匀”，也不是简朴“是否适宜于建设”之类结论，更无法得出建筑物不均匀沉降是多少，是否满足规范要求等等结论，而是提出设计时应注意什么问题，对基础选型有什么要求，也许采用什么工程办法等提议。第62页第62页勘察阶段均匀性评价主要着眼于地质条件，说明地质条件对建筑物会产生什么样影响，设计施工时应采取什么对策。比如，对山区土岩组合地基，跨在两种不同地质单元上建筑物地基，硬层或软弱层厚度改变比较大地基等，这种地质条件不均匀性会对建筑物带来不利影响，在基础选型、甚至上部结构选型时应该选择适应性比较强结构体系或基础类型。第63页第63页或在地基基础设计时，采用一些特殊工程办法，比如设置褥垫层以调整不均匀沉降，又如在建筑物适当部位设置沉降缝以适应地基不均匀沉降。至于，由于地基不均匀性所产生不均匀沉降是多少，有些同行希望在勘察阶段进行计算，或者审图要求计算事。我告诉大家，在勘察阶段是计算不出来，即使在设计阶段，也不是所有情况都能计算。第64页第64页如何结识与处理场地土层

不均匀性？天然土层是均匀还是不均匀？从地质学观点来看，总是不均匀，但从工程学观点来看，在工程影响范围内，需要进行局部化处理，将这个局部作为均质体处理，比如相同成因类型，同一个地质单元，同一个土层，将其作为一个力学层。第65页第65页这样局部化处理以后，对于局部化处理以后地质体，就能够抽样试验，能够统计分析，能够引用均质体理论进行力学分析计算。一切岩土工程勘探、取样试验、资料统计分析、代表性指标取值、代人解析解公式计算、进入数值分析程序进行数学模拟都是建立在均质体假定基础上进行，假如不认可这个假定，那现行设计计算就什么都不能做了。第66页第66页但是，在岩土工程界，有同行并不认同这个观点。作为学术研究，当然是能够。但作为岩土工程师处理实际工程问题基本观点，却使我深深地担忧，在年轻一代岩土工程师中，确实存在着缺乏工程实践基本训练，缺乏正确统计概念和力学概念这种情况，对于工程师成长，对于正确工程判断和处理工程问题是非常不利。第67页第67页A高教授能参加我们讨论，我感到很荣幸也很惶恐，我斗胆想继续发表一些与高教授不同观点，希望提前得到高老原谅，在此先谢谢高老。我感到我们讨论已经上升到了认识论与方法论高度了：1、高老认为地质体是均质，数据离散性主要起源于取样、试验等详细步骤，因此用数理统计方法来消除抽样试验方面误差，进而导出了关于场地认识、土样数量问题和均匀性评价等等问题认识，认为公式中惯用到经验系数和修正系数主要是修正这类不确定原因带来误差；第68页第68页2、另一个观点认为地质体是非均质，要研究其性质必须要有足够数量试验，要在建筑物不同位置布置勘探点，研究其不均匀性，至于数据离散性问题主要强调用统一方法、设备和标准来规范其操作行为，因此而带来误差是统一，个别样品差距主要表现了抽样母体差异，因此要用建筑物不同位置上数据来评价其均匀性和倾斜等问题。第69页第69页另一位网友发表了不完全相同观点：我认为在宇宙中没有绝正确均质物体，岩土体也同样，假如不按均质体研究，你有办法反应岩土量化数据么？你提出了地层物理力学数据，就与你前提矛盾了，你无法勘察，无法提供勘察汇报。第70页第70页从地质勘察角度来看，其研究对象主要是地质体，预计没有些人能否认地质体是非均质、各向异性，反过来说就是没有些人能证实地质体是均质；但勘察结果是为工程设计服务，从设计角度来看，所有计算模型或理论均假设地质体是均质，都要按均质理论来进行设计和计算，因此勘察汇报中提供承载力也好、其它任何指标也好都是把地质体性质做了均质化处理，所用办法就是数理统计办法即抽样调查法则，这个过程也就是岩土工程勘察工作。

第71页第71页总而言之就是勘察人认为地质体是非均质，通过勘察过程将一定范围内地质体性质做均质化处理，将结果提供设计人员使用，一个好勘察人员必须要明白你所做均质化处理是否准确可靠、其风险概率有多大等问题；工程设计人员要求将地质体看做地均质，但一个好设计师必须要理解地质体非均质性所带来后果，并妥善处理好它们关系。我想这也正是岩土工程师所必须具备最基本概念和素质要求。

第72页第72页自然地质条件是复杂，岩土体是不均匀，这是大家公认事实，但作为工程研究对象，需要认识它，研究它和处理它，又不得不把它局部化和简朴化，忽略次要，处理主要矛盾，这可能是自然科学研究和工程技术研究不同之处。第73页第73页对于不同类型均匀性问题用

不同方法来处理。作为岩土工程师，对于你勘察场地，首先要做地质工作，从地质成因和地层年代上要区别清楚，是洪冲积还是残坡积，是河漫滩还是阶地，是第四纪地层还是老地层，这就是所谓把地质单元划分正确，这是进一步考虑布置勘察试验工作基础。

第74页第74页对于同一个地质单元是否就是均匀呢？不一定，比如土层厚度很可能是不均匀，即使在平原地域，土层厚度也经常有较大改变，因此需要用勘探点间距来控制其厚度改变，不同基础类型对土层厚度敏感性不同，因而布孔间距要求是不同。但有些地域均匀性有其特殊问题，比如喀斯特地域，岩溶是无法用勘探孔间距来控制。第75页第75页从土性质来研究土层均匀性，普通认为同一地质单元能够作为均质体来处理，能够采用统计办法来处理试验指标。假如不认可这一点，即使是最简朴计算平均值办法也就失去了理论前提，就不能用平均值来处理试验结果。也失去了钻孔抽样取土试验理论依据，那麻烦就大了。第76页第76页将试验指标用于工程计算时，计算公式推导都有均质土假定，计算基础中点沉降时，你必须认可土层是均匀，包括深度方向和水平方向都是均匀，假如不认可这一点，这个计算土中应力公式就不成立，还计算什么？第77页第77页假如认为同一个地质单元也存在工程性质不均匀性，而又希望把这种不均匀性探明显示出来。假如采用在建筑物四个角点分别取土试验办法，但在水平方向上怎么把握两个钻孔之间改变呢？认为一个孔数据能代表多大范围，1m？2m？还是多少？就没有底了。假如认为在深度方向上同一个土层也存在不均匀性，那在两个取土点之间不均匀性又如何把它探明？因此在对同一地质单元不均匀性假定基础上勘察工作，连取土点确实定都会有很大争议，事情就做不下去了。第78页第78页在均质土假定基础上，把各个勘探点、各个取样点数据差别当作是随机原因造成而不是系统原因造成，这些随机原因包括当年沉积时物质差别、年代差别、沉积条件差别、取土扰动程度差别、试验条件差别等等。在这样假定基础上，就能够用统计办法来处理这些数据随机误差了，数据离散性或变异性是反应这种随机原因影响定量指标，通过计算，能够预计这些随机误差对计算结果所造成影响有多大，这就是误差预计和可靠度分析。第79页第79页因此在计算一幢建筑物沉降时，普通都分层采用每层土综合压缩曲线去拟定其相应压力段压缩模量，并且对于一个场地，假如是同一个地质单元，也只分层地给出了每层土综合压缩曲线。假如发觉某一个范围存在明显指标差别，那很也许是在地质单元划分上出了问题。

第80页第80页预防不均匀性对建筑物危害地基不均匀性对建筑物危害主要使建筑物倾斜与开裂。事先防备事故发生无疑是十分主要，在地基基础设计时，对于那种十分明显不均匀地基，比如软硬不均地基，部分基岩出露地基，半填半挖地基，存在暗浜地基等等，首先需要加以界定，划分其界线，分别研究其压缩性，而是否会产生有害不均匀沉降，

第81页第81页不均匀性普通不是靠计算出来，而是依据工程判断，处理办法是采用工程办法，使其均匀化，普通也不是靠计算结果来确保工程安全。产生不均匀沉降原因诸多，地基压缩性不均匀性仅是一个方面，而土层厚度改变，荷载差别、荷载偏心、施工时扰动等也许是更主要原因，它们所产生不均匀沉降数量级往往远不小于压缩性不均匀。第82页第82页人们在事先准确控制建筑物倾斜和开裂本事还不大，尤其依托沉降计算结果来控制不均匀沉降更是不太现实。为了确保工程安全普通从两个方面控制，一是采用工程办法来控制上述产生不均匀沉降诸多原因，不使其发生，或减少其危害；二是控制计算平均沉降量数量级，即控制基础底面压力值，这就是变形控制设计办法。第83页第83页地基均匀性如何评价？地基均匀性评价是否可理解为对持力层和下卧层均匀性评价，对土层评价结论是否说土层为均匀或不均匀地基土，还是地基为均匀或不均匀地基？并且对场地土层是否应当所有进行评价？我曾经见过一份汇报上对本应当在基础开挖将被挖除填土层评价其均匀性，本人认为不合理，是否正确？第84页第84页这是不均匀地基吗？第85页第85页依据你所列举这个地质剖面，从土层厚度分布，我实在看不出地基均匀性存在什么问题。从现象上看，填土层底面坡度比较大，似乎应当判为不均匀地基，但建筑物基础落在第②层粉质黏土层上，将填土挖去了尚有什么均匀性问题呢？第86页第86页对于《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-关于地基均匀性评价相关要求，可能存在不同了解，也需要进行必要讨论：1)均匀性判断要求进行，是“沉降、差异沉降、倾斜等特性分析评价”，并不是要求进行准确定量计算。2)均匀性判断目标是为了重视地貌、工程地质单元和地基岩土层结构等条件对建筑物含有主要控制性影响。第87页第87页3)其实模量当量值之比就等于虚拟变形之比，比较相同基底应力条件下模量当量值之比，能够把基底应力约去，应力面积化为单位应力面积，再将分子分母中单位应力面积约去，最后只剩余虚拟变形比值。第88页第88页因为对规范了解有偏差，引出一些比较主要观念差异：均匀性评价与沉降计算关系均匀性评价并不等同计算沉降均匀性评价与沉降计算内容不同均匀性评价与沉降计算条件不同均匀性评价与沉降计算结果不同第89页第89页是否必须同时满足下列条件？《高层建筑岩土工程勘察规程》8.2.4条给出了不均匀地基鉴定原则，符合其中一条就是不均匀地基了。

那么是不是要判断为均匀地基时候必须同时满足下列条件呢？

（1）地基持力层位于相同地貌单元或工程地质单元，工程特性差别不大；第90页第90页（2）地基持力层位于相同地貌单元或工程地质单元，且满足下列条件：

①中—高压缩性地基，持力层底面或相邻基底标高坡度小于10%；

②中—高压缩性地基，持力层及其下卧层在基础宽度方向上厚度差值小于0.05b（b为基础宽度）

（3）处于同一地貌单元，且Esmax/Esmin小于地基不均匀性系数界线值K。第91页第91页在8.2.1条第2款“地基均匀性”评价是强制性条文，说明在勘察汇报中必须评价地基均匀性。但8.2.4条并不是强制性条文，这条是怎样评价均匀性方法，规范做了概括，但并不是非用这些方法不可，用其它方法是不是就不行了呢？不是，在这本规范之前，岩土工程师早就会评价地基均匀性了，而且各个地方也有不同经验，是否能够呢？当然是能够。第92页第92页条文说：“对鉴定为不均匀地基，应进行沉降、差别沉降、倾斜等特性分析评价，并提出相应提议。”如何理解这一条？有些人说，依据这一条就应当在勘察汇报中计算差别沉降。但我实在看不出来，规范是讲分析评价，比如是岩土组合地基，那即使是体形非常简朴建筑物，荷载非常均匀建筑物，还是会有不均匀沉降，并且必定土基方向沉降大，那么采用什么办法呢？第93页第93页在岩基段采用褥垫是一个能够提议工程办法。假如要你把差别沉降给计算出来，那可没有办法计算。从上面这条要求不能得到相反结论，说假如评价为均匀地基，就不需要提议设计验算沉降了。由于引起建筑物不均匀沉降原因诸多，除了不均匀地基原因之外，尚有其它诸多原因，比如，建筑物层数或高度有比较大差别，荷载分布不均匀，荷载重心与基础形心不重叠等结构原因都会产生不均匀沉降。第94页第94页因此，勘察汇报重点是要从地基角度发觉不均匀性，提议设计采用工程办法，而不在于强调地基均匀性，最多是说从地基角度来看，没有发觉对建筑物变形产生不利影响不均匀性。这一条第一款，是从地貌和地质单元角度分析是否是不均匀地基，这主要依据工程师知识和经验来判断。第95页第95页第二款是从土层厚度是否改变过大来判断，其中，第1点，持力层底面标高坡度比较明确，但相邻基础底面标高之说在勘察阶段普通都是没有最后拟定，实在难以判断。但第2点是用基础宽度表示，以0.05b为限制，事实上就是厚度改变小于5％，这里并不需要和基础宽度联系起来，勘察阶段普通宽度也没有最后拟定，同时这个要求与第1点10％也是有些矛盾，两种计算结果也许会不一致。第96页第96页10%0.10b0.05b0.05b第97页第97页第三款就比较玄乎了，规范在条文阐明中也认为是“定性评价地基不均匀性定量办法”。首先，均匀性评价是定性，为何是定性呢？由于无法准拟定量，假如能定量那何须称为定性呢？既然如此，那么这种定量计算结果终归有多少把握呢？由于这里涉及许多不定原因，基础尺寸不知道，如何计算应力面积Ａ呢？第98页第98页比如计算模量当量值时，应力面积A如何计算，从沉降计算公式能够知道，应力面积与基底附近应力大小相关，应力扩散和基础宽度相关，现在基底压力、基础宽度、埋置深度都不能拟定，怎么计算应力面积呢？再说变形计算深度范围也不能拟定，即使用最简朴经验公式，也需要基础宽度多大。当然，对于与结构设计关系密切勘察单位，能够得到比较确切数据，但不是都能得到，假如没有数据而胡乱计算，判断错了，那不耽搁事情吗？第99页第99页因此假如岩土工程师发觉土层模量改变比较大，那就提醒设计注意计算差别沉降不就得了。均匀性评价实际是一个定性经验判断，主要依托工程师经验，尤其是地方经验。离开了详细地质条件特点，希望用一个计算办法来规范化，主观愿望是好，但地质条件千变万化，无法抽象到完全理性程度。把一些地方经验推广到全国，应当慎之又慎，何况现在动不动就要强制执行情况下，更应当谨慎。第100页第100页某高层楼18层，埋深6.5m，地下两层，持力层主要坐落在中砂层上，其中东南角为细砂层，依据《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-第8.2.4-1条办法判为非均匀地基。汇报中给出原因是地基持力层跨越了两个地质单元（中砂、细砂）。我想请教是在这个楼一小角有这样点细砂就造成成不均匀地基，这个是不是有点严重了？一个案例第101页第101页中砂和细砂是否就是两个不同地质单元？是否就组成了不均匀地基？中砂和细砂是砂土两个亚层，假如用其它土分类体系，就不可能划分为两个土层。假如有力学指标，就能够从力学性质来讨论是否需要划分两个力学层，没有力学指标仅依据粒度成份这些差异，划分不均匀地基依据就非常不充分。第102页第102页只知道基底平均压力，上部荷载如何分布，如何偏心一概不知道，依据楼四个角点钻孔柱状图资料沉降来计算每个孔位沉降量，宽度方向两个钻孔沉降量相减再除以钻孔间距就是倾斜，其倾斜值非常非常之小，都小于0.000001，远远小于规范要求。这样沉降计算含有什么工程意义？第103页第103页我们需要不需要这样沉降计算？回答应当是不需要！为何？1.勘察阶段不具备计算不均匀沉降条件；2.这种计算结果并不是建筑物不均匀沉降；3.这百万分之一“倾斜”阐明了什么？从工程角度来看，主线就没有倾斜，假如没有这种判断能力怎么当工程师？4.我们计算和测量有这样精度吗？5.这样计算并不能提升岩土工程勘察地位，也许适得其反。第104页第104页地基土均匀性与不均匀性应当是一个定性问题。在《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-中人为地给出了定量分析原则，并且要求了鉴定为不均匀地基应进行变形计算分析，而没有要求鉴定为不均匀地基建筑物能够不进行变形计算。这样对不对？第105页第105页是否需要计算沉降不应当单纯由地基是否均匀来拟定；不均匀地基当然需要计算沉降，但均匀地基并不是就不需要计算沉降；认为均匀地基能够不计算沉降说法是错误；由于地基均匀性并不是拟定是否需要计算沉降充足条件。第106页第106页六.岩土工程设计荷载取值与

安全度控制办法1.什么是极限状态?2.到底有几个设计方法？3.怎样处理岩土工程与上部结构不同设计方法所带来问题?4.怎样控制岩土工程安全度？5.怎样计算荷载？第107页第107页1.什么是极限状态?从设计办法发展历史来看，从工作状态设计逐步演变为极限状态设计。极限状态设计是将建筑物工作状态与极限状态之间保持一个足够充足安全储备，以确保建筑物承载力或正常使用要求都得到满足。第108页第108页承载力极限状态与正常使用极限状态是两种不同性质极限状态控制方法。对应于结构或结构构件达到最大承载力或不适于继续承载变形状态称为承载能力极限状态。对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能某项要求限值状态称为正常使用极限状态。第109页第109页承载能力极限状态可理解为结构或结构构件发挥允许最大承载能力状态。结构构件由于塑性变形而使其几何形状发生明显改变，虽未达到最大承载能力，但已彻底不能使用，也属于达到这种极限状态。疲劳破坏是在使用中由于荷载多次重复作用而达到承载能力极限状态。第110页第110页按照我国统一原则要求，当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超出了承载能力极限状态：1）

整个结构或其一部分作为刚体失去平衡；2）

结构构件或连接因超出材料强度而破坏，或因过度变形而不适于继续承载；3）

结构转变为机动体系；第111页第111页4）

结构或结构构件丧失稳定；5）

结构因局部破坏而发生连续坍毁；6）

地基丧失承载力而破坏；7）

结构或结构构件疲劳破坏。第112页第112页正常使用极限状态可理解为结构或结构构件达到使用功效上允许某个限值状态。比如，一些构件必须控制变形、裂缝才干满足使用要求。因过大变形会造成如房屋内粉刷层剥落、填充墙和隔断墙开裂及屋面积水等后果；过大裂缝会影响结构耐久性；过大变形、裂缝也会造成用户心理上不安全感。第113页第113页按我国统一原则要求，当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超出了正常使用极限状态：1）

影响正常使用或外观变形；2）

影响正常使用或耐久性能局部损坏；3）

影响正常使用振动；4）

影响正常使用其它特定状态。第114页第114页依据欧洲规范要求，岩土工程承载力极限状态能够详细区别为下面5种承载力极限状态设计。1）结构物或岩土体作为刚体失去平衡，在这种极限状态验算时，结构材料和岩土强度对抗力是不主要，这种极限状态简称为EQU。2）结构或构件内部破坏或过大变形，包括基础、桩和地下室侧墙等，在这种极限状态验算时，结构材料强度对抗力是至关主要，这种极限状态简称为STR。

第115页第115页3）岩土体破坏或过大变形，在这种极限状态验算时，岩土强度对抗力是至关主要，这种极限状态简称为GEO。4）由于水浮力或其它竖向力引起结构物或岩土体平衡丧失，这种极限状态简称为UPL。5）由于水力梯度所引起岩土体隆起、冲刷或管涌，这种极限状态简称为HYD。第116页第116页依据我国统一原则要求和欧洲规范条文，“地基丧失承载力而破坏”或“岩土体破坏或过大变形”都是承载力极限状态一个。因此，地基承载力计算，按其性质来说，应当取用承载力极限状态基本组合。但由于《建筑地基基础设计规范》所提供地基承载力按其性质是地基允许承载力，在设计表示式中不直接出现安全系数，不具备使用荷载设计值条件，只能取用荷载原则值，这是由所采用设计办法决定。第117页第117页2.到底有几种设计办法？请问分项系数设计办法是否就是多系数设计办法？和总安全系数法有什么区别？《建筑地基基础设计规范》GB50007-所采用终归是什么设计办法？这种设计办法与极限状态设计又有什么关系？第118页第118页定值法：允许应力法总安全系数法（单一安全系数法）多系数法（均质系数、超载系数）概率法：分项系数法（近似概率法）全概率法第119页第119页极限状态数学表示式称为极限状态方程，极限状态方程是当结构处于极限状态时各相关基本变量关系式。第120页第120页基本变量是指影响结构可靠度各种物理量，它包括：引起结构作用效应S（内力等）各种作用和环境影响，如恒荷载、活荷载、地震、温度改变等；构成结构抗力R（强度等）各种原因，如材料和岩土性能、几何参数等。分析结构可靠度时，也可将作用效应或结构抗力作为综合基本变量考虑。第121页第121页如令R为抗力函数；S为作用函数，则极限状态方程可表示为：抗力与作用之比称为安全系数K＝R/S二者之差称为安全储备：这是两种不同安全度控制方法，即安全系数控制方法和失效概率（或可靠指标）控制方法。第122页第122页失效概率定义为安全储备等于零概率，即pf＝p（z＝0）采用允许应力法设计表示式描述工作状态作用效应与抗力效应关系，作用效应采用原则组合，抗力效应以允许值（包括试验曲线某种特性点，或理论公式计算结果）表示，其安全度是隐含，并不出现在设计表示式中。在允许应力法计算中，不使用安全系数或分项系数。第123页第123页采用总安全系数设计法表示式描述是极限状态作用与抗力平衡关系。其中，抗力效应是极限值，包括试验曲线上极限临界值，或依据极限理论计算结果，作用效应是原则组合。在设计表示式中，总安全系数出现在抗力项分母中，当然也能够理解为乘以作用效应原则值再与抗力极限值相平衡。第124页第124页采用分项系数设计法表示式描述极限状态下设计验算点抗力效应设计值与作用效应设计值平衡关系。设计验算点失效概率是最大，因此用验算点坐标（即设计值）来控制设计。第125页第125页我国现行规范主体工程结构设计办法主要采用分项系数法，而现行规范岩土工程设计原则大多是各种设计办法并用。这种现实状况就使设计工作复杂化了，不弄清楚这些问题，很容易出现错误。第126页第126页《建筑地基基础设计规范》

《建筑地基基础设计规范》

采用了各种设计办法。地基承载力设计采用允许承载力法，即工作状态设计办法。第127页第127页地基稳定性计算采用总安全系数法,设计表示式（13-5）即为该规范式（5.4.1）：

岩石锚杆抗拔承载力验算采用允许应力法

式中f值为水泥砂浆或混凝土与岩石间粘结强度特性值，即允许粘结强度值。第128页第128页第6章挡土墙稳定性验算采用总安全系数法。第8章基础结构承载力验算采用分项系数法，所有设计表示式中，作用均为基底净反力或由净反力产生基础结构内力，强度均为混凝土材料相应强度设计值。第129页第129页3.怎样处理岩土工程与上部结构

不同设计方法所带来问题?地基基础与上部结构无论在使用功效、荷载传递或者建筑施工等方面都是不可分割一个整体。设计时应从上部结构到地基基础，逐步传递荷载，始终保持各部分构件静力平衡和满足强度变形要求。第130页第130页因为技术发展侧重面不同，上部结构和地基基础设计方法处于不同发展阶段。上部结构比较早地开始实施了向概率极限状态设计过渡，而地基基础则仍处于总安全系数设计阶段（比如桩基设计、挡土墙设计），甚至有些部分尚停留在允许应力设计阶段（比如地基承载力设计）。第131页第131页当前因为上部结构与地基基础设计标准不统一，各种规范执行不同荷载要求，设计值与标准值混用；不同规范按不同安全度标准建立评价体系，给设计人员带来太多麻烦，造成很多误解。其结果是要么可能造成浪费，要么可能造成潜在危险。上部结构设计验算承载力时，荷载统一地采取设计值，抗力采取材料强度设计值，没有任何悬念。第132页第132页地基基础设计中，验算地基承载力问题时，由于地基承载力采用是允许值，要求荷载取值，即基底压力必须采用原则值。但验算基础结构承载力时，由于材料强度用是设计值，荷载取值必须也采用设计值与之匹配。第133页第133页单桩承载力验算时，对于验算由地基土对桩支承所组成承载力，与之对应轴力是标准值，但由桩身强度组成承载力验算时必须用轴力设计值。因此计算时必须注意区分标准值与设计值不同取值和不同合用条件。地基基础设计时，确定浅基础平面尺寸、桩数等地基设计项目采取定值法，包含允许应力法和总安全系数法。比如地基承载力特性值（允许值）、单桩极限承载力处于安全系数得单桩承载力特性值（允许值）。第134页第134页抗力性质是允许值，标称原则值或特性值；因此，荷载应采用原则值。假如荷载误用设计值，设计安全度过高。拟定浅基础高度、基础配筋、筏基结构设计、桩身强度验算、承台结构设计等项目采用分项系数描述设计表示式。因此，抗力采用设计值；荷载也采用设计值。假如荷载误用原则值，设计安全度将会过低，偏于危险。上部结构荷载最后由基础传给地基，地基基础设计必须与上部结构设计相协调。第135页第135页在基坑工程设计时，问题与地基基础设计正好相反，由土强度指标计算得到土压力是原则值，围护结构内力也是原则值，但围护结构材料强度却是设计值。总之，在地基基础设计时，设计表示式两端不匹配会造成浪费；而基坑工程设计时，设计表示式两端不匹配则会造成安全度下降。第136页第136页4.如何控制岩土工程安全度？讨论工程安全度控制与风险、影响岩土工程安全度原因，包括体制原因和技术原因。岩土工程是全过程技术服务，包括勘察设计阶段安全度控制、施工与运营阶段安全度实现及也许存在风险分析。荷载取值、抗力取值和安全系数取值都会影响安全度控制。第137页第137页地基基础设计，包括地基持力层承载力计算、软弱下卧层验算、沉降计算、基础结构验算所用荷载，必须是上部结构设计结果，包括柱或墙根部竖向力、水平力和弯矩。按每层荷载预计值计算结果，只能供编制勘察方案之用，不能用以做地基基础设计。第138页第138页有些结构物（如地下室、隧道、支挡结构、堤坝结构）设计时，岩土（包括岩土层中水）作用于结构物荷载成为控制设计安全度主要荷载，包括土压力、水压力、浮力、扬压力。注意这些依据土力学原理计算得到荷载，按其性质是原则值，不能直接与结构抗力（其性质是设计值）进行比较。第139页第139页岩土变形是建筑物正常使用极限状态验算“作用”，也是造成建筑物承载力极限状态“作用”之一。建筑物承受变形能力，即允许变形值，是极限状态验算时建筑物“抗力”。《建筑地基基础设计规范》中允许变形值，有些是正常使用极限状态验算抗力，有些则是承载力极限状态抗力。[5]第140页第140页勘察设计阶段是控制工程安全度主要阶段，假如在设计阶段安全度控制就有缺点，设计安全度不足，或者对岩土体工程性状结识有偏差，设计参数取值存在问题，或者设计计算模式没有反应工程主要机理，安全系数取值过低，或者甚至发生漏项和缺项。勘察和设计从设计参数取值和设计计算两个方面来控制岩土工程安全度，关键环节是合理选取安全系数。第141页第141页安全系数取值与破坏计算模式相关，不同工程问题、不同计算模式，安全系数取值是不同。比如，地基承载力安全系数为2～3，而挡土墙抗滑稳定安全系数仅为1.3。并不表示地基承载力问题安全度高于挡土墙抗滑稳定性。因此不同破坏计算模式安全系数之间，不能相互比较安全系数大小。第142页第142页我国对安全系数取值考虑工程详细情况太少，因地制宜不够。安全系数取值与抗力确实定方法相关。对于相同破坏计算模式，假如确定抗力方法不同，则抗力可靠性不同，取用不同安全系数。比如，欧洲规范对单桩承载力安全系数，用载荷试验确定单桩承载力，因为数据比较可靠，能够采取比较小安全系数。第143页第143页安全系数取值与岩土参数试验方法相关，当采取不同抗剪强度指标计算时，安全系数取值是不同。比如，假如采取预固结以后试样做不固结不排水试验，得到不排水强度cu会有很大提升，假如利用这么试验结果计算地基稳定性，就不能采取与传统试验结果计算时相同安全系数。第144页第144页安全度控制风险影响原因。客观原因，取土试验过程中对试样扰动、试验办法不原则、试验结果缺乏代表性、试验结果分析计算办法不原则等原因都会影响对设计安全度控制主观原因，工程师对试验结果评价与分析，对代表性指标取用、对计算模式选取等都会使得工程师对安全度控制偏离预期盼望值。第145页第145页岩土工程安全度控制关键是在勘察设计阶段。岩土工程设计时，计算岩土抗力强度参数，并不是像上部结构材料那样，能够从技术原则中查到；由岩土所构成荷载，也不也许从荷载规范得到。这些都需要通过岩土工程勘察，由试验、测定和经验判断取得。因此设计参数取值是否符合设计详细工程条件，是否反应了地质条件特点，都直接影响安全度控制。但体制现实状况却非常不利于安全度控制。第146页第146页岩土工程参数分析与选定是岩土工程勘察内业工作主要构成部分，是对原位测试和室内试验数据进行处理、加工，从中提出代表性设计、施工参数，作为岩土工程勘察分析评价主要依据。岩土工程参数分析内容包括对原始数据误差分析和有效数字取舍，数据统计特性分析，平均值和原则值计算，参数间经验公式建立及其图表表示办法。第147页第147页由于岩土体是自然形成，其成份、结构和结构都是非均质和不拟定，勘察时钻孔或原位测试所取得土样或数据都有相称大偶然性，采样必定带有随机性。因此，岩土工程参数分析办法必须建立在随机数学基础上，采用统计办法取得含有代表性参数，对于岩土工程参数也只能从统计概念上去理解，才干正确地使用。第148页第148页对同一个岩土体，用同一个办法测定岩土参数，每次测定值并不完全相同，有时分布范围还相称广，如何从中得到代表性参数，需要研究这些数据分布规律。将测定值按数值大小从小到大依次顺序排列，就得到变量数列，称为值序统计量，形成一个经验分布，这是定量研究基础。需要岩土工程师含有分析不拟定性视野和能力，含有风险分析能力。第149页第149页岩土本身所产生荷载，无论是作用于结构物或作用于岩土体上，其计算模式正确是否，对安全度控制是至关主要。岩土本身所产生荷载，普通也是采用岩土参数，选取一定计算模式进行计算结果，比如土压力、水压力、作用于土体或建筑物浮力、作用于基础底板反力、作用于土体渗入力等。第150页第150页影响荷载计算结果正确性原因。计算模式，计算假定是否反应了实际工程主要控制原因？比如是空间问题还是平面问题、是弹性半无限体还是Winkler体系？计算工况，计算工况是否符合工程实际条件与自然条件？比如结构支承、约束条件，水作用条件。第151页第151页计算参数，计算参数反应在工程详细条件下岩土基本属性与工况影响？比如抗剪强度指标选取、土重度选取等。第152页第152页安全度控制风险影响原因

客观原因，取土试验过程中对试样扰动、试验办法不原则、试验结果缺乏代表性、试验结果分析计算办法不原则等原因都会影响对设计安全度控制。主观原因，工程师对试验结果评价与分析，对代表性指标取用、对计算模式选取等都会使得工程师对安全度控制偏离预期盼望值。第153页第153页岩土工程设计时，计算岩土抗力强度参数，并不是像上部结构材料那样，能够从技术原则中查到；由岩土所构成荷载，也不也许从荷载规范得到。这些都需要通过岩土工程勘察，由试验、测定和经验判断取得。因此设计参数取值是否符合设计详细工程条件，是否反应了地质条件特点，都直接影响安全度控制。

第154页第154页5.如何计算荷载？请问设计部门提供荷载是荷载效应原则组合还是准永久组合或是基本组合，这三者之间如何换算？第155页第155页对于不同设计对象问题，采取不同荷载组合。依据《建筑地基基础设计规范》GB50007-要求，为验算地基承载力，确定基础尺寸时，荷载采取标准组合。计算沉降时，荷载采取准永久组合。验算地基或构筑物稳定性时采取基本组合设计值。验算基础内力和配筋时采取基本组合设计值。在勘察任务书中荷载是为编制勘察方案用，不是设计荷载。第156页第156页这里有两个不同概念，不能认为都是简朴地乘一个系数。一个是所谓承载力极限状态和正常使用极限状态区分，考虑荷载内容是不同，要依据实际工程情况，按荷载规范来计算。另一个是所谓标准值和设计值区分，那是差一个分项系数，但也不都是1.25，如以恒载为主情况就是1.35。第157页第157页当地基承载力为kPa如何转换为吨，如130kPa转换为吨是多少吨？我国过去实行公制，即CGS制，从79年代后期，国家决定将计量单位改为国际制，即SI制。通过20多年强制性推广，国际制已经在我国得到了广泛应用，所有工程技术原则都采用了国际制，所有教科书也都采用了国际制，作为一个工程师必须掌握国际制，熟悉国际制与其它计量制之间换算关系。第158页第158页为何要实行国际制？亦即CGS制有什么缺点？在公制中，最大问题是无法区别质量和重力计量。比如，过去按CGS制要求说1立方米土重2吨（单位体积重为2吨/立方米），即重公斤（kg），作用在1平方米面积上，压力是2吨/平方米，前面2吨是指土质量，而后面2吨是指力，可是无法加以区别。第159页第159页按照牛顿第一定律，重力等于质量乘以重力加速度(g=9.8m/s2)，即G＝m

g，按前面数据就能够说土质量密度是2t/m3，这2t表示质量，而产生重力

9.8

0N=20kN，作用在单位面积上压力是20kN/m2=20kPa。土室内试验指标是单位体积质量，称为密度，计量单位是g/cm3或t/m3，而单位体积重力称为重力密度或重度，计量单位是kN/m3；假如土密度是1.8g/cm3，则其重度应为18kN/m3。第160页第160页密度是试验单位，而重度是计算单位，在土工试验汇报中应当用密度表示，而不是重度，由于用天平称出来是质量而不是力。重度乘以土柱高度就得到土自重压力，单位为kPa。比如，重度为18kN/m3，在10m深度处自重压力就是18×10＝180kPa。能够记住一个最简朴换算关系，压力为1kg/cm2＝100kPa＝10t/m2。第161页第161页为何锚杆计算荷载如此不同？

（一个经典例子）《建筑边坡工程技术规范》GB50330-（7.2.2～7.2.4）式中，为何计算所依据荷载值不同，分别为Na、Nak和Na,是何原因？仅仅是这么要求而已吗？第162页第162页这种要求起源是《建筑地基基础设计规范》第3.0.4条关于荷载要求。按照这本规范要求，计算相关土承载力、黏结强度一类时，用荷载原则值；计算相关材料（混凝土、钢筋等）承载力时，用荷载设计值。第163页第163页这个公式是验算锚杆钢筋截面，因此Na是锚杆拉力设计值。第164页第164页这个公式验算锚杆钢筋与砂浆之间锚固长度，是建筑材料之间粘结强度，强度值用设计值，因此Na也用锚杆拉力设计值。第165页第165页这是锚固体与地层之间锚固强度验算公式，由于是锚固体与地层之间粘结强度是用允许值，故锚固拉力用原则值Nak。第166页第166页如何使用勘察前期工作

搜集到荷载？设计能够提供什么荷载？设计没有进行到一定深度，只能预计荷载。如何预计？按每层每平方米1.5～2吨（15～20kPa）预计，原则值小一些，设计值大一些，住宅小一些，办公楼由于层高比较高，因此大一些。第167页第167页怎么使用这种荷载数据？整板基础怎么用？乘以楼层数得到基底压力能够直接与地基承载力比较。p

fa条形基础怎么用？与条形基础底面积与整板基础面积百分比

相关。p/

fa独立柱基怎么用？与柱距l相关。柱荷载N＝p×l2但是，这种荷载只能用于做勘察方案，而不能用于地基基础设计计算。那么设计荷载是如何计算得到呢？第168页第168页设计荷载计算荷载由恒载和可变荷载两部分构成：恒载主要由结构物自重产生，可变荷载包括楼面荷载、风荷载、雪荷载、积灰荷载等，按照荷载规范要求：第169页第169页第170页第170页建筑荷载传递第171页第171页设计荷载计算实例1.1.面荷载：1.1.1恒荷载：120厚现浇板：楼板自重

0.12×25=3.0kN/m2找平

0.02×20=0.4kN/m2地面作法

1.0kN/m2吊顶

0.8kN/m2

相加得：g=5.2kN/m2第172页第172页100厚现浇板：0.10×25+0.4+1.0+0.8=4.7kN/m2180厚现浇板：0.18×25+0.4+1.0+0.8=6.7kN/m2覆土容重:18kN/m3屋面做法： 0.12×25+0.02×20+3.9=7.3kN/m2第173页第173页1.1.2活荷载：商店：3.5kN/m2办公：2.0+1.0（考虑隔墙不拟定布置）＝3.0kN/m2通风机房：8.0kN/m2汽车通道：4.0kN/m2第174页第174页卫生间：2.5kN/m2走廊、门厅：3.5kN/m2楼梯：3.5kN/m2电气机房：地下一层：8.0kN/m2，一层机房及强电井：5.0kN/m2自动扶梯：R=72×2÷3.17=45.43kN/m第175页第175页1.2.梁墙荷载:填充墙：1、外墙铝板或玻璃幕墙:1kN/m25.6m层高:5.6

kN/m4.2m层高:4.2

kN/m第176页第176页2、内墙加气混凝土砌块砌筑容重取7.5kN/m3，则：200厚墙每米高(含双面抹灰)：8×0.2+20×0.04+0.5=2.9

kN/m2内墙处梁上荷载（200厚填充墙）:

3.8m层高:3.8×2.9=

11.02kN/m取115.0m层高:5.0×2.9=

14.50kN/m取15第177页第177页5.6m层高:5.6×2.9=

16.24kN/m取164.2m层高:4.2×2.9=

12.18kN/m取121.2.3其它：混凝土阳台拦板(1.0米高)：(25×0.12+20×0.04)×1=3.8kN/m钢框门窗每米高：0.45kN/m第178页第178页七.基础方案提议与

地基基础设计基础选型在勘察汇报中如何提议基础方案，是岩土工程师比较关怀一个问题，也是颇费斟酌一件事。要做好基础方案提议，提出符合实际方案，必须正确掌握地质条件，熟悉各种类型基础合用条件，同时还必须理解上部结构特点及要求。第179页第179页在勘察单位工作岩土工程师，掌握地质条件方面含有优势，但对上部结构理解也许不太详细，对各种基础类型合用性不太熟悉，因而造成种种困难与误解。下面一些问题正反应了岩土工程界现实状况，也提出了我们需要进一步掌握一些基本知识。这对于做好基础方案提议，也许有所帮助。第180页第180页各种基础传力特性、结构特点和设计标准有什么不同？怎样依据地基承载条件来考虑基础方案？选择基础方案时，地基条件仅是一个方面，还必须考虑上部结构荷载传递要求和使用要求。第181页第181页为何柱下条形基础

不属于扩展基础？《建筑地基基础设计规范》GB50007-要求扩展基础只包括柱下独立基础和墙下条形基础，为何不包括柱下条形基础？筏基和箱基是否也应是扩展基础？第182页第182页我国国家原则《建筑地基基础设计规范》GB50007-第2.1.11条

对扩展基础（spreadfoundation）作下列解释：“将上部结构传来荷载,通过向侧边扩展成一定底面积，使作用在基底压应力等于或小于地基土允许承载力，而基础内部应力应同时满足材料本身强度要求，这种起到压力扩散作用基础称为扩展基础。”[1]第183页第183页按照欧洲规范基础分类，独立基础、墙下条形基础、柱下条形基础、筏形基础等都属于扩展基础。[2]但我国国家原则《建筑地基基础设计规范》GB50007-只把独立基础和墙下条形基础作为扩展基础。而将柱下条形基础、筏形基础都没有列入扩展基础范围。第184页第184页为何国家原则作这样分类？预计也许是由于，独立基础、墙下条形基础和柱下条形基础相比，存在设计原则上差别，因此认为这种分类办法也有它合理性。但按照国家原则上述定义，柱下条形基础和筏形基础也都符合上述术语所概括受力条件。同时，既然国家原则将本来刚性基础改为无筋扩展基础，配筋与不配筋是两类扩展基础原则区别，配筋是扩展基础主要特性。按上述几点分析，那么欧洲规范分类似乎更有道理。第185页第185页柱下条形基础与独立基础或墙下条形基础相比，计算方法终究有什么不同呢？对矩形独立基础需要验算长边和短边两个方向断面以确定基础配筋，独立基础在两个方向钢筋都是受力钢筋，即使其承受弯矩不同，配置钢筋截面面积不同，但其计算标准是一样。假如是方形基础，只承受轴心荷载，那只需要验算一个方向断面，两个方向配筋完全一样。第186页第186页第187页第187页柱下独立基础两个方向也都配备受力钢筋，假如是轴心荷载，两个方向受力条件相同，因此基础形状就称为方形，两个方向基础尺寸和配筋都是同样。假如在一个方向尚有力矩，那么在力矩作用方向就需要比另一方向尺寸大一些，设计成矩形基础，如图12-4所表示，配备钢筋截面积也不相同，图中长边方向配筋选取11

16@210，短边方向配筋选取15

10@200。柱下独立基础高度按照满足冲切承载力要求验算。第188页第188页对墙下条形基础，只需验算横断面以拟定基础高度和底板配筋。由于在基础纵向，荷载是条形荷载，每个断面上荷载都是同样，如图12-1所表示横断面总是保持平面不变，称为平面应变问题，因此只需验算如图所表示一个横断面就能够了。第189页第189页第190页第190页计算条形基础内力时，只需在纵向取1延米长度进行分析，验算基础高度和计算每延米横向钢筋用量。此时应在断面上取内力最大截面（图示I－I截面）计算这个截面上剪力和弯矩，然后按剪力验算基础有效高度h0，按弯矩计算每延米横向钢筋面积A。第191页第191页沿墙下条形基础纵向所布置钢筋是分布钢筋，并不是受力钢筋。因此只需要按照结构要求布置，不需要进行计算。如图12-2所表示，图中配备横向受力钢筋

16@170，沿砖墙长度方向配备

8@250分布钢筋。第192页第192页第193页第193页但柱下条形基础受力情况与墙下条形基础就有本质不同。在纵向，柱传给基础荷载是作为集中荷载来考虑，能够假定基础底面反力作为荷载沿纵向是均匀分布，然后按倒梁法计算基础梁内力，也能够按照弹性地基上梁进行内力分析。因此每个断面上弯矩和剪力都是改变，设计按照最大内力配置钢筋。纵、横向钢筋都是主要受力钢筋，这是柱下条形基础与墙下条形基础主要区分。第194页第194页梁在纵向变形和

内力分布规律图12-3是弹性地基上梁在集中力作用下，梁挠度w、转角

、弯矩M和剪力Q沿梁长度方向分布。当基础梁长度L

/

时称为无限长梁。

综合了梁挠曲刚度和地基土文克勒弹性特性，称为柔度指标，

倒数1/

称为特性长度。第195页第195页

由下式计算：k－基床系数；b－基础梁宽度；E－基础梁混凝土弹性模量；I－基础梁截面惯性矩。第196页第196页挠度转角弯矩剪力基础梁挠度和弯矩分布是对称于集中力作用点，而转角和剪力则呈反对称分布。第197页第197页在集中力P0作用下，无限长梁挠度公式为：第198页第198页分别对挠度w求一阶、二阶和三阶导数，就能够求得梁截面转角

、弯矩M和剪力Q。第199页第199页弯矩分布图显示，在梁不同截面上，弯矩符号是会发生改变，正弯矩作用时，梁底部出现拉应力，而负弯矩则使梁上部出现拉应力，因此在基础梁中设置钢筋时，必须在梁上部和下部都布置受力钢筋。第200页第200页第201页第201页作用于柱下条形基础上柱荷载也许有若干个，各个柱子所引起内力能够叠加，形成更为复杂弯矩分布图，普通按最大弯矩包络图设置受力钢筋。第202页第202页基础宽度和长度在规范和各种计算中有时混淆，不知哪一个是b，哪一个是L？这是因为不同计算工况假定不同，应该从计算公式中物理量概念上去把握，不要拘泥于符号是b还是L。第203页第203页假如是一个矩形基础，将b作为基础宽度，L作为基础长度，那么普通来说，将宽度b理解为短边是正确，在许多教科书中也都是这样要求。如图12-5所表示。第204页第204页计算地基承载力，或对地基承载力作宽度修正时，基于条形基础假定，从安全角