第八章
第八章 岩土工程勘察室内工作及报告书的编写
8.1 概 述
室内工作是岩土工程勘察工作的重要环节,在此期间所制订的各项工作计划是整个岩土工程勘察工作的指南,同时通过内业整理,岩土工程勘察的成果和质量方能最终体现。
其任务是将测绘、勘探、试验和长期观测所获得的工作区内的大量的第一手岩土工程资料,室内试验资料,认真地系统地整理和全面地综合分析,找出各种自然地质因素之间的内在联系和规律性,对建筑区的岩土工程条件和岩土工程问题作出正确地评价,为工程规划、设计、施工和处理部门提供高质量的详细的图件和报告。
室内工作的意义是岩土工程勘察的重要环节,任何一个勘察阶段若没有此项工作,将都无法向下一个阶段跨越。它是综合分析、归纳的过程;是评述岩土工程条件,论证岩土工程问题,决定正确结论的关键阶段;通过这项工作可以找出勘察工作的差距与不足,发现存在的问题,为进一步工作提供方向;它是最终勘察工作成果的体现。
室内工作的主要内容是编写岩土工程勘察大纲;进行岩土物理、力学性质的室内实验研究;检查、核对原始资料;测试数据资料的统计整理计算;编制岩土工程图件;进行岩土工程分析与评价;最后编写岩土工程勘察报告。
8.2 岩土工程勘察大纲
岩土工程勘察大纲是否符合实际情况,对于勘察工作能否多,快、好、省地完成,影响很大。通常编写岩土工程勘察大纲依据是依据勘察任务书;依据该区的现有资料;依踏勘搜集到的所有岩土工程的资料。岩土工程勘察大纲要明确勘察的目的与任务,所处的勘察阶段,通过搜集拟勘察工作区的各种已有资料和踏勘察的认识整理,做到胸中有数,针对性强地开展工作。项目任务人,根据收集的建筑物的规模、用途、平面尺寸和建筑场地的地形图,结合当地条件,把建筑物的平面图套在地形图上,根据建筑物层数等因素布置勘探孔位、间距、标明孔深、技术孔取原状取样的部位、标高及原位测试地点数量等。编写岩土工程勘察大纲的具体内容:
1) 勘察的目的、任务、工作范围、选用的填图比例尺;勘察阶段,工程类型等;
2) 工作区的自然地理条件及刑事处分简述如地理位置、交通、水文、气象、地形、地貌、经济情况;地层岩性构造、地下水、物理地质现象、建材情况等;
3) 本阶段勘察工作所应研究的问题;据设计在该阶段所提供的要求,以及区域的研究程度确定本阶段应研究的内容,所有这些内容都应在该阶段解决与设计有关的地质问题。如基础埋深、风化层厚度,覆盖层厚度、坝基构造、软弱面、稳定性问题,渗漏问题等;
4) 野外勘察的工作方法及工作量;
5) 明确质量要求(如精度、数量等)以及各种项工作的注意事项;
6) 要求提交的资料、成果及图件;
7) 勘察工作计划日程表、工作步骤;
8) 人员组织与分工,设备类型及数量,经费预算。
编写的岩土工程是工作的纲领,通常我们是围绕大纲开展工作;它是野外工作的指南;它是样是外业生产管理计划(人员组织、设备管理、经费预算、分配、生产进度)的依据和质量要求和验收保证。
8.3 岩土物理力学参数的统计与选择
为使试验资料可靠和适用,应进行正确的数据分析和整理。勘察资料的整理是在搜集原始资料基础上,收集现有的岩土工程勘察资料,进行初勘、详勘等有关勘察资料的整理,结合岩土工程测绘、勘探、测试、检验与监测所得各顶原始资料和数据的基础上进行岩土物理力学的统计与选择,整理时对试验资料中明显不合理的数据,应通过研究分析其原因(试样是否具有代表性、试验过程中是否出现异常情况等)或在有条件时,进行一定的补充试验后,可决定对可疑数据的取舍或改正。
岩土参数可分为两类;一类是评价指标,用以评价岩土的性状,作为划分地层鉴定类别的土主要依照;另一类是计算指标,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,并指示施工和监测。
工程上对这两类岩土参数的基本要求是可靠性和适用性,可靠性是指参数能否正确反映岩土体在规定条件下的性状,能比较有把握地估计参数真值所在的区间。适用性是指参数能满足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,并在分析的基础广选定参数。
岩土参数的可靠性和适用性在很大程度上取决于土体本身的结构性和取样时受到扰动的程度及试验标准。土体身体的结构性是影响参数取值的内因,结构性越强的土体它受到扰动的可能性越大;而影响到参数取值的外因是取样器和取样方法、试验方法和取值标准。通常我们是通过控制外因来提高岩土参数的可靠性和适用性。
通过提高取样器质量和采用最佳的取样方法来尽可能地减少岩土体样品的扰动,减少数据的离散性。对同一土层的同一指标.采用不同的试验方法和标准发现,所获数据差异很大。例如,不同的直剪试验方法(快剪、因结快剪、慢剪)其抗剪强度参数有较大的区别,若土体是含水率较高的粘性土体,则参数的差异值更大,因此,要根据不同的工程要求等情况来确定试验方法与标准,目前我国基本上对不同的试验项目规定了相关的试验方法和标准,这个标准为中华人民共和国国家标准:《土工试验方法标准》(GB、T50123-1999);考虑到岩土参数是随机变量,变异性较大,该规范还规定了试验参数的统计方法。因此,岩土工程师在进行岩土工程设计计算时,不仅要掌握岩土参数的数据、而且要了解取样和试验问题,针对岩土体的非均质性和各向异性以及参数测定方法、条件与工程原型之间的差异等种种原因,对岩土参数的可靠性和适用性进行评价。
土工试验测得的土性指标,可按其在工程设计中的实际作用分为一般特性指标和主要计算指标。前者如土的天然密度、天然含水率、土粒比重、颗粒组成、液限、塑限、有机质、水溶盐等,系指作为对土分类定名和阐明其物理化学特性的土性指标;后者如土的粘聚力、内摩擦角、压缩系数、变形模量、渗透系数等,系指在设计计算中直接用以确定土体的强度、变形和稳定性等力学性的土性指标。对一般特性指标的成果整理,通常可采用多次测定值xi的算术平均值,并计算出相应的标准差σ和变异系数δ,以反映实际测定值对算术平均值的变化程度,从而判别其采用算术平均值时的可靠性。
算术平均值
式中
n――指标测定的总次数。
标准差σ按下式计算:
标准差虽然是衡量参数离散程度的尺子,但由于它是有量纲的.不能用来比较不同参数的离散性,即无法进行相互比较。出此引入了变异系数的概念来评价岩土参数的变异特征。变异系数是无量纲的,使用上比较方便.在国际上是通用的指标。变异系数δ按下式计算,并按表8-1来评价变异性。
表8-1 参数变异系数
变异系数 |
δ<0.1 |
0.1≤δ<0.2 |
0.2≤δ<0.3 |
0.3≤δ<0.4 |
δ≥0.4 |
变异性 |
很小 |
小 |
中等 |
大 |
很大 |
按变异系数的大小可划分变异性的不同等级(变异类型),它有助于岩土工程师定量地判别评价岩土参数的变异特性,以便提出不同的设计参数值。
对于主要计算指标的成果整理,如果测定的组数较多,此时指标的最佳值接近于诸测值的算术平均值,仍可按一般特性指标的方法确定其设计计算值,即采用算术平均值。但通常由于试验的数据较少,考虑到测定误差、土体本身不均匀性和施工质量的影响等,为安全考虑,对初步设计和次要建筑物宜采用标准差平均值,即对算术平均值加(或减)一个标准差的绝对值,即:
对不同应力条件下测得的某种指标(如抗剪强度等)应经过综合整理求取。在有些情况下,尚需求出不同土体单元综合使用时的计算指标。这种综合性的土性指标,一般采用图解法或最小二乘法分析确定。
1、 图解法:将不同应力条件下测得的指标值(如抗剪强度)求得算术平均值,然后以不同应力为横坐标,指标平均值为纵坐标作图,并求得关系曲线,确定其参数(如土的粘聚力c和角摩擦系数tgφ)。
2、 最小二乘法:根据各测定值同关系曲线的偏差的平方和为最小的距离原理求取参数值。
3 当设计计算几个土体单元土性参数的综合值时,可按土体单元在设计计算中的实际影响,采用加权平均值,即:
式中:
8.4 岩土工程图编绘
岩土工程图是综合反映工程建筑场区岩土工程条件,并给予综合评价和预测岩土工程问题的图面资料。
它是岩土工程勘察工作(包括测绘、勘探、长期观测、室内外试验等)的综合总结性成果,并按一定的比例尺将岩土工程条件的各要素的空间分布变化规律准确而清晰地表现在图面上,结合建筑需要,根据不同的要求和表达问题的不同绘制成不同的形式,不同内容、不同性质和不同用途的各种岩土工程图件,提供规划、设计、施工等部门之用。
岩土工程图的内容及其表现形式,编图原则,绘图方法等还很不统一,国内外尚在探索。不少国家也编绘了目的不同、格式不一的岩土工程图,但是都还不成熟,更不足以视为典范,只能作为参考。
岩土工程图是岩土工程测绘、勘探、试验等项工作的结合总结姓成果。它不像地质图或地貌图那样主要是通过测绘“制”成的,而是以这些图件为基础图,再把通过勘探对地下地质的了解,以及通过试验取得的数据等综合起来“编”成的。它具有以下几个特点:
1、具有高度综合性和目的性:它高度综合性地反映场区的岩土工程条件;具有明显的目的性和针对性;国土规划利用、农业地质开发、环境岩土工程条件评价及岩土工程问题预测;具体工程场地(如水库、坝区、地基、线路、港口、硐址等)的开发利用和评价。
2、吸人综合汇编性:以地形图、地貌图、地质图、水文地质图、勘探结果、试验结果和长观结果为基础,综合分析归纳后制成的一套图件,附有一系列的说明及文字资料。
3、实用性:大部分图件为工程施工所利用。
因而岩土工程图常常是由一套图组成的,除了最主要的岩土工程平面图之外,还材一系列附件,例如单项因素(水文地质、物理地质现象等)的分析图、附有物理力学指标的岩层综合拄状图、剖面图、切面图、立体投影图等。根据图的比例尺,以及工程的特点和要求,还可以编绘一些其它的图作为附件。
1、按图的内容划分为:
1)、综合图:把图区的岩土工程条件综合反映在图上,并对其进行总评价,但并不分区、比例尺较小;通常情况下应很好地分析和选择与关资料,作到既有系统而又突出重点。
2)、分区图:按岩土工程条件的相近程度和差异划分为若干区段胶亚区等。只有分区代号和分区界限,无有地质资料附有分区说明表,这种图常与岩土工程综合图并用,以便互相印证。
3)、综合分区图:图上既有岩土工程资料,又有分区,并对各区建筑的适宜进行评价。
4)、分析图:图中反映岩土工程条件的某要素或岩土的某一性质指标的变化规律等。这种图所表示的内容多是对法建筑物具有决定意义,或为分析某一重要岩土工程问题所必需一般作为岩土工程图的附件。
2、按图的用途分为:
1)、通用岩土工程图:是为规划和国土开发服务的小比例尺岩土工程图,适用于各类建筑。区域岩土工程图,环境岩土工程图均属此类。是为各类建筑服务的,而不是专为某一种建筑服务的。
2)、专用岩土工程图:是为某项专门工程服务的岩土工程图,如城市岩土工程图、水库岩土工程图、线路岩土工程图、厂址岩土工程图、垌址岩土工程图、矿山岩土工程图、港口岩土工程图等等,它是为共一类建筑服务的,具有专门的性质。所反映的岩土工程条件和作出的评价,都是与该种建筑的要求紧密结合的。这种图适用于各种比例尺,但更多地用于大中比例尺。按其比例尺和表示的内容,专用岩土工程图又可分为小、中大比例尺三种类型。
小比例尺用于某一类建筑的规划阶段,例如城市建筑规划,大、中河流流域规划,铁路线路方案比较等。中等比例尺用于初步设计阶段所提成果即属于此类图,在选择建筑地址和设计建筑物配置方式时,这种图能够提供充分的依据和必要的岩土工程评价,使主要建筑物建筑在优良的地基上,并使各附属建筑物配置在合理的位址上。大比例尺主要用于勘探、试验和长期观测成果方面。图上反映的内容精确而细致,划分的岩土单元和地貌形态都是小型的,岩土的物理、水理和力学性质指标,可用等值线表示在图上。据此.可进行岩土工程分区并作出具有定量性质的岩土工程评价。
岩土工程图分为主图系列和附图系系列,主图系列有:岩土工程综合图、岩土工程综合分区图、岩土工程分析图、岩土工程实际材料图。以下附图系列有:岩土单元综合柱状图、岩土工程剖面图、立体投影图、平切面图、展示图、功能分区图、岩土工程分区说明表(说明主要岩土工程条件特征、主要岩土工程问题结论、岩土工程评价(适宜性)及岩土工程处理措施)。
在岩土工程图的编结工作中,须要探讨的问题领域其中突出的是岩土岩土工程制图单元的划分问题和岩土工程分区问题。
岩土岩土工程制图单元的划分问题实质是在不同用途不同比例尺的岩土工程图上如何合理地划分岩土单元体才能既满足工程的需要又不浪费工作量,同时保持图面清晰简洁。图的比例只与勘察阶段密切相关,图上岩土单元的划分也应与勘察阶段一致。
岩土工程图上常须进行分区,即将图区范围按其岩土工程条件或评价的差异性划分为不同的区段,绘出分区界线,并对各区段给予命名和代号。不同区段的条件是不相同版,而同一区段之内各处的建筑条件则是相似的,勘察条件也是相似的。
划区时可根据差异性的明显程度和实际资料情况作若干区级的划分,即一级划分出的区还可根据区内岩土工程条件的变化再划分为次一级的区。
在编制原则上,各个国家及国内都有不同的意见,但归纳起来应该在这样的大原则下进行编制。一种是适应于各个部门的能在规划时都有能用的中、小比例尺区域岩土工程图,即通用岩土工程图;另一种是适用于一定建筑物的专用岩土工程图,比例尺为1:5万,1:2.5万,1:1万,1:5000万,1:1000甚至更大。
综上所述,岩土工程图的编制原则有以下几点:
1、充分地符合地质规律地反映岩土工程条件,又便于规划设计,人员所理解,阅读;
2、所有信息都有要以与图件难以相称的详细程度和精度来反映;
3、随着比例尺的增大,图上所反映的信息的侧重点要有所变化,以为工程服务为目的;
4、界限、符号、物理力学性质不宜过多,要简单明了,说明问题;
5、综合评价图内各分区的岩土工程条件及岩土工程问题,划分适宜区段与不适宜区段,以便设计人员确定合理利用的保护地质环境的最优方案。
岩土工程图所容纳的内容也就是所反映的岩土工程信息,首先要取决于图的用途和比例尺(反映勘察阶段),另外要看场地岩土工程条件的复杂程度。因此,其内容必然存在差异,但岩土工程图总的来讲都有岩土工程条件的综合表现,并分区进行评价。
总之,岩土工程图要综合反映岩土工程条件信息,划分出各级地区,并对其进行岩土工程分区评价和预测,论证修建各类建筑队物的适用于性和限制条件。岩土工程条件表示的内容主要为:
1、岩土工程条件诸要素:上应划分地形形态的等级和地统单元;图上应表示出地形起伏,沟谷割切的密度、宽度和深度斜坡的坡废,山脊,洼地,河谷结构、阶地、夷平面及其等级、岩溶地貌形态类型等;岩土类型单元,性质,厚度变化,尤其是软弱夹层的厚度要注明;主要是基岩产状、褶皱及断裂,应在图上用产状符号,有明显活动性的断层应作特别表示;
2、研究区存在的主要岩土工程问题,要标注在图上。
3、突出对工程建筑有影响的物理地质现象要素及问题:图上应表示出物理地质现象的类型、形态、发育强度的等级及其活动性。在小比例尺图应当按主要、次要关系,把各种物理地质现象,如滑坡:岩溶、岩堆、泥石流、地震烈度及共分区、风化壳厚度等表示出来,一般是用符号在其主要发育地带作笼统的表示,发育强度可用符号的个数加以区别,也可用分区的办法定示,分为发育强烈区、中等区、微弱区等。地震烈度等级、岩石风化壳厚度等可在符号表示。
4、水文地质条件和等高线等:主要应表示出地下水位,并泉位置,隔水层和透水层的分布,岩土含水性,地下水的化学成分及侵蚀性等。可以用符号或等值线表示。地形的等高线要表示出来,以便勘察设计、施工单位使用。
岩土工程图实际上都是分区图,没有必要对区域作一般性的岩土工程分区(如库区
坝址区图)。岩土工程分区图总应该是专门性的,是用以解决具体建筑物的设计或经济开发过程中发生的特定问题的分区。
1、 分区原则
分区的原则主要是遵循以下几个原则:根据设计阶段,比例尺的大小来区划;建筑物等级作为分区依据;根据决定性的地质要素作为分区的标志;按主要岩土工程问题的严重性影响程度作为分区的主要内容;按岩土工程条件的相似性和差异作为分区的准则;按建筑区岩土工程条件评价的差异性信为分区级序的标准;从稳定观点对建筑场地的适宜性作为分区评价的重点。例如,城市规划中,要对建筑适宜性进行分区(适用的,局部适宜的,不适宜的);河流利用方案中,要据河谷地质结构进行分区;黄土湿陷性的强弱、多年冻土的特性、地震活动性强弱、岩溶化强度或渗透性强弱分区。
2 具体分区
在进行岩土工程划区时可根据岩土工程条件差异性的明显程度和实际资料情况作若干区级的划分,即一级划分出的区还可根据区内岩土工程条件的变化再划分为次一级的区。在一幅岩土工程图上一般作2—3级区划,现用的不同区级基本名称,由大到小为:区域——地区——区——地段。有的大比例尺图上地段还可再划分,称为二级地段。一个区域可划分为若干个亚区,具体区划的内容见表8-2。
表8-2 岩土工程区划的四级描述内容表
分级 |
一级 |
二级 |
三级 |
四级 |
定名 |
区域(region) |
地区(area) |
区(zone) |
地段(locality) |
主要地貌单元 |
大地构造单 |
大型地貌 |
微地貌 |
地形 |
比例尺 |
小比例尺 |
小比例尺、中比例尺 |
中比例尺、大比例尺 |
大比例尺 |
岩土类型 |
山区、平原区、丘陵区 (全国性的、省的或大流域的区划) |
(阶地、台地) 岩土综合体 (如砂页岩、碎屑岩) |
(冲沟、滑坡)岩土类型(如砂岩) |
(坡度) 岩土岩土工程性质 (如泥质砂岩、砂岩、硬的、 软的、中等硬的) |
分区界限表示方法有是分区界限:由高级区向低级区,界限由粗到细;分区的颜色(红、黄、绿)由深到浅;一股是用绿色表示建筑条件最好的区,用黄色表示差一些的区,而条件最差的区则用红色表示。此外,还可以有效的使用各种颜色的线条、符号、代号、等值线等表示一些内容。如活动性断层可用红线表示.活动性的物理地质现象也可用红色符号表示,井泉及地下等水位线可用兰色符号和线条表示。
分区代号表示是区域用罗马数字:I、II、III……;地区用:IA、IIB、IIIA……;区用:IA1、IIB2、IIIA1……;地段用:IA1_a, IIB2_b, IIIA1_a……。
随着世界经济的迅速发展。国土的大规模开发利用,矿山事业的大规模建设,高精尖项目的上马,环境保护的日益重要,岩土工程研究与应用领域的不断扩大和发展,相应的岩土工程图的编图发生了迅速的变化。
在编图内容上更广泛,增加了建筑物的限制条件和允许条件;资源评价;地质灾害评价;处理废物──垃圾,核废料、污水等的可能性;建筑物对地质环境的影响。
在岩土岩土工程单元的划分上主要考虑岩土体的结构、成因、岩性、岩土工程综合体、岩土工程类型,运用物理力学性质相似数理指标代表岩石性质,岩土工程图指派逐渐由定性向定量化方向发展。
另外岩土工程图重视环境地质资料的取得方法、地质灾害等,注重岩土工程问题的评价:对于通用岩土工程图与专用岩土工程图的编制原则有待进一步强化,图例表示、编图规范有待统一,计算机编图及程序的开发应用已得到了大力发展。
8.5 岩土工程分析评价
岩土工程分析与评价是岩土工程勘察成果整理的核心,它是在各项勘察工作成果整理的基础上进行的重要一部分工作,它包括评价的准则、内容和方法。
主要的评价准则包括定性评价与定量评价,应与勘察阶段和工程需要而定。
1、定性评价:定性评价是岩土工程评价的首要步骤与基础。对于下列性质的问题,可仅作定性评价。
工程选址及场地对拟建工程的适宜性;场地岩土工程条件的稳定性评价;岩土材料的适宜性及工程性质一般描述;
2、 定量评价:在定性评价的基础上进行,对下列性质的问题宜作出定量评价。
岩土的变形性状及其极限值;岩土体的强度及其稳定性与极限值,包括斜坡及地基的稳定;岩土压力及岩土体中应力分布与传递;岩土体及水体与工程建筑物的共同作用;其它各种临界状态的判定问题;
3 定量评价应包括下列两种准则
1)、定值法准则──用于常规的定量评价问题;
2)、概率法准则──可用于工程程度的分析;如风化分析、超越概率分析(一级工程)等等。
岩土工程分析与评价的主要内容包括:
1)、在整理编辑资料的基础上,对场地的稳定性和适宜性作出评价;
2)、分析、统计和选定指标的计算指标,为岩土工程设计提供场地地层结构和地下水空间分市的参数、岩土体工程性质和状态的设计参数;
3)、主要进行咨询性工程设计,预测拟建工程施工和运营过程中呵能出现的岩土工程问题,并提出相应的防治对策和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)、预测拟建工积对现有工程的影响、工程建设产生的环境变化,以及环境变化对的影响。
岩土工程的分析评价应以理论为依据,以有关国家规范为准则;参考工程经验;进行模型试验;施工监测。要做好分析与评价工作规定的各项内容,在工程进行分析评价时要考虑的主要因素有以下几点:
1)、掌握场地的地质背景,场地地貌、地质、水文、气象条件;考虑岩土岩土性质,其非均匀性、各向异件和随时间的可能变化;评估其岩土参数的不确定性,确定最佳估值。
2)必须与工程建设密切结合,充分了解工程结构特点及对地质岩土的要求;分析强度和变形的风险和储备。不仅仅是分析地质规律,而要切实解决工程实际问题。
3)、分析评价施工环境及对已有工程的影响;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析评价。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,对工期及造价因素进行评估。
应采用定性分析评价与定量分析评价相结合的方法来进行。—般的操作程序是:在定性分析评价的基础上,方可进行定量分析评价;即不经过定性分析评价是不能直接进行定量分析评价的。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、场地地质背景和岩土工程条件分析、岩土性状的描述等。定性分所和定量分析都应在详细占有资料和数据的基础上,运用成熟的理论和类似工程的经验进行论证,并宜提出多个方案进行比较。
需要进行定量分析评价的内容是:岩土体的变形性状及其极限值;岩土体的强度、稳定性及其极限值,包括地基和基础;岩土压力及岩土体应力的分布与传递。其他各种临界状念的判定问题。
定量分析可采用解析法、图解法或数值法。其中解析法是使用最多的方法,它以经典的刚体极限于衡理论为基础。这种方法的数学意义严格,但由于应用时对实际地质体有—定的前提假设条件,以及边界条件的确定和计算参数的选取也都存在误差和不确定性,甚至有一定的经验性,所以应有足够的安全储备以保证工程的可靠性。解析法可分为定值法和概率分析法。
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,即是K=f(c、φ、γ…),因而所获得的稳定性系数也是—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。其表达式为:
式中:R、S、K[K]――分别为抗力、作用力、稳定性系数和安全系数。
而在实际情况中,作为地质体一部分的岩土体,在漫长的地质历史时期中经受过不同性质的构造地质作用、沉积作用等,使得岩土体内部发育有各种类型的不连续面,这使得当今被作为大型工程材料一部分的岩土体,和一般的材料有着本质的区别,不连续性、非均匀性是其两大突出的特征,由于这两大特征,使得探讨岩土体在工程作用下的力学演化趋势和稳定性评价十分困难,其根本的原因就是难以确定研究对象的边界条件问题。另外,由于勘察、取样和分析测试的误差,导致许多参数表现出不确定性,这些值表现出是具有分布性质的随机变量,所以用统计学和概率论的方法研究岩土体中不均匀性,从概率分布的角度来评价岩土体的稳定性,为确定岩土体安全性找到了一个可行的办法。
按破坏概率量度设计的可靠性,是将安全储备建立在概率分析的基础上。概率分析法的表达式为:
式午:
图8-1 K 值概率分布图
目前国内的岩土工程计算一般都采用定值注,对特殊工程需要时可辅以概率分析法进行综合评价。
8.6 岩土工程勘察报告
岩土工程勘察报告书是岩土工程勘察的文字成果,做为提供工程建设的规划、设计和施工参考用资料。岩土岩土工程报告书的编写是在综合分析各项勘察工作所取得的成果基础上进行的,必需结合建筑类型和勘察阶段规定其内容和格式。各类勘察规范中虽然有编写岩土工程报告书的提纲,但也要根据实际情况适当灵活不可受其拘束,强求统一。
总地说来,岩土工程勘察报告的要求是简明扼要,切合主题;内容安排应当合乎逻辑顺序,前后呼应,整体连贯;论证有据,剖析全面,观点正确,数据可靠,结论态度鲜明,准确简练;插图、表格文字说明清晰,图文并茂。
在野外勘察工作和室内土样试验完成后,将岩土工程勘察纲要、勘探孔平面布置图、钻孔记录表、原位测试记录表、岩土的物理力学性质试验成果,连同勘察任务委托书、建筑物规划平面布置图及地形图等有关资料汇总,并进行整理、检查、分析、监定,经确定无误后,编制正式的岩土工程勘察成果报告。
岩土工程勘察成果报告任务在于阐明勘察地区的岩土工程条件,分析存在的岩土工程问题,从而对建筑地区作出岩土工程条件的评价,最后得出结论。为适应上述任务的要求、勘察阶段,地质条件,工程特点报告书在内容结构上一般分为文字和图表两部分组成。
文字部分的内容主要包括以下几点:
1、绪论
绪论的内容主要是说明岩土工程勘察委托的单位,进行岩土工程勘察的单位;建筑场地位置,具体的勘察阶段;拟建工程名称、规模、用途;岩土工程勘察目的、要求和任务,勘察方法、勘察工作布置与完成的工作量;取样的数量以及勘察时间、提交的成果。
2、场地的岩土工程条件
主要的工作内容是阐明工作地区的岩土工程条体所处的区域地质地理环境,以明确各种自然因素如大地构造、地势、气候等对该区岩土工程条件形成的意义。因而通论一般可分为如下几个章节。各章节的内容应当既能阐明区域性及地区性岩土工程条件的特征及其变化规律,又须紧密联系工程目的,不要泛泛而论。
1)建筑场地自然地理情况及位置、研究区地形、地貌、地质构造运动特征; 2)场地的地层分布、地质结构及岩土类型和岩土工程性质、主要描述各岩土层的颜色、均匀性、层厚、密度、湿度、稠度等物理力学性质地基承载力等指标。
3)水文地质条件:地下水的埋藏深度、水质侵蚀性及当地土层冻结深度。
4)自然地质作用和岩土工程作用形成的不良地质现象及地震基本烈度。
3、结论及建议
通过建设中遇到的岩土工程问题进行分析论证,对建筑场地各层作为天然地基的稳定性与适宜性的做出评价;各土层的物理力学位质及地基承载力等指标的确定,作为选定建筑物住址、结构型式和规模的地质依据。根据拟建工程的特点,结合场地的岩土性质,提出地基与基础方案设计的建议,推荐地基持力层的最佳方案,如为软弱地基或不良地基,建议采用何种加固处理方案。对工程施工和使用期间可能发生的岩土工程问题,提出预测、监控和预防措施的建议。
结论的内容是在上述分析的基础上对各种具体问题作出简要明确的回答。态度要明确,措词要简练,评价要具体,不要含糊其词,模棱两可。
岩土工程报告书必须与岩土工程图一致,互相照映,互为补充,共同达到为工程服务的目的。一般岩土工程的图表包括:1)勘察点平面布置图;2)岩土工程剖面图;3)土的物理力学性质试验总表;4)重大工程应制出岩土工程图或分区图;5)地层柱状图;6)有关试验曲线;7)原始资料复印件。
一般情况下只要求前3个图表的内容即可,若是重大工程,应根据需要,绘制综合岩土工程图或岩土工程分区图、钻孔柱状图或综合地质柱状图、岩土工程平切面图、岩土工程立体投影图、岩土利用、整理、改造方案的有关图表;岩土工程计算简图及计算成果表。原位测试成果图表以及土样固结试验成果e-p曲线等。
针对一些专门性问题除综合性报告外,尚应提交单项报告如原位测试报告,事故与调查分析报告;岩土改造报告;咨询报告等。
对于小型工程文字说明可以简化,大型工程或专门性问题的勘察则必须提交岩土工程研究报告。
本工程实例取自广州南方岩土工程公司,位于广州南沙开发区的一处安置工程的岩土工程勘察,其勘察成果报告实录如下: