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1、岩土工程评价与设计讲座下高岩土工程评价与设计讲座下高大钊大钊五五.勘察报告中的岩土工程评价勘察报告中的岩土工程评价l1.1.地基承载力评价地基承载力评价l主要讨论勘察报告中提供的是什么样的主要讨论勘察报告中提供的是什么样的地基承载力，怎么使用这些承载力的数地基承载力，怎么使用这些承载力的数据，用什么方法提供地基承载力。据，用什么方法提供地基承载力。l而建筑物的沉降，主要是由深层的软土控制而建筑物的沉降，主要是由深层的软土控制的，基础面积大，应力传得深，受压缩的土的，基础面积大，应力传得深，受压缩的土层更厚，这些因素在载荷试验中能反映吗？层更厚，这些因素在载荷试验中能反映吗？显然不能；在计算公式
2、中能反映吗？也是不显然不能；在计算公式中能反映吗？也是不能的。能的。l所以根据上海的地质条件和工程经验，天然所以根据上海的地质条件和工程经验，天然地基只能用地基只能用80100kPa，即过去的所谓老八，即过去的所谓老八吨。这个承载力是综合考虑了地基的变形，吨。这个承载力是综合考虑了地基的变形，一般情况下计算的沉降是可以满足要求的，一般情况下计算的沉降是可以满足要求的，但承载力还是强度问题，只是考虑了深层软但承载力还是强度问题，只是考虑了深层软土对沉降的影响，取用值比较小一些而已。土对沉降的影响，取用值比较小一些而已。l同时，这个承载力也不能对变形打包票，同时，这个承载力也不能对变形打包票，在建
3、筑物体型复杂，层高变化大时，即在建筑物体型复杂，层高变化大时，即使用了很低的承载力，建筑物也还是有使用了很低的承载力，建筑物也还是有可能开裂的。在本书可能开裂的。在本书1.6节中详细地介绍节中详细地介绍了一些案例，虽然建筑物的层数不多，了一些案例，虽然建筑物的层数不多，基底压力也并不高，但由于各种因素的基底压力也并不高，但由于各种因素的影响，建筑物还是墙面开裂，严重地损影响，建筑物还是墙面开裂，严重地损坏了。坏了。l上海的上海的地基基础设计规范地基基础设计规范从从1999年版开年版开始，采用地基极限承载力公式按基础的尺寸始，采用地基极限承载力公式按基础的尺寸和埋置深度计算地基承载力，这本规范在
4、最和埋置深度计算地基承载力，这本规范在最近的修编工作时。在上海地区，近年来对近的修编工作时。在上海地区，近年来对10个场地的浅层黏性土和粉土层一共做了个场地的浅层黏性土和粉土层一共做了39台台平板载荷试验，以验证地基极限承载力计算平板载荷试验，以验证地基极限承载力计算公式的适用性。试验结果表明，上海地区浅公式的适用性。试验结果表明，上海地区浅层土的地基极限承载力在层土的地基极限承载力在200kPa300kPa之之间，粉土的承载力高于黏性土，粉土的间，粉土的承载力高于黏性土，粉土的ps曲线呈渐变型，无明显转折点；而黏性土的曲线呈渐变型，无明显转折点；而黏性土的ps曲线有明显的线性段。曲线有明显的
5、线性段。l你谈到了你谈到了89版版建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范和和2002版版建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范的关系，但大家忽略了还有一本的关系，但大家忽略了还有一本74版的版的工业与民用建筑地基基础设计规范工业与民用建筑地基基础设计规范，而且这是个源头。编制而且这是个源头。编制74版规范时，上版规范时，上部结构设计还没有采用概率极限状态设部结构设计还没有采用概率极限状态设计方法，荷载采用的是标准值，地基容计方法，荷载采用的是标准值，地基容许承载力用许承载力用p1/4公式计算或查地基承载力公式计算或查地基承载力表，设计方法是十分标准的容许应力法。表，设计方法是十分标准的容许
6、应力法。l但在编制但在编制89版规范时，上部结构设计已经版规范时，上部结构设计已经采用了概率极限状态设计方法，因此地基采用了概率极限状态设计方法，因此地基设计的荷载也已经用了设计值，与设计的荷载也已经用了设计值，与74版规版规范相比大约提高了范相比大约提高了25左右，但由于地基左右，但由于地基承载力用的仍是容许值，无法用分项系数承载力用的仍是容许值，无法用分项系数加以调整。尽管当时采取了一些提高地基加以调整。尽管当时采取了一些提高地基承载力值措施，例如承载力值措施，例如c、的统计修正系数的统计修正系数采用采用85的保证率，深宽修正以后承载力的保证率，深宽修正以后承载力的增量不到的增量不到10的
7、也乘以的也乘以1.1的系数等，但的系数等，但这本规范颁布以后，总的反映是基础的宽这本规范颁布以后，总的反映是基础的宽度设计得宽了，即承载力是用得低了些。度设计得宽了，即承载力是用得低了些。l2002版版建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范实际实际上是回到了上是回到了74版规范的设计水平，虽然版规范的设计水平，虽然在细部上有些差别，但在总体上是回到在细部上有些差别，但在总体上是回到了了74规范，即荷载小了，基础明显减小规范，即荷载小了，基础明显减小了，这是回归到了，这是回归到74规范的正常情况，不规范的正常情况，不需要害怕。需要害怕。2002版规范与版规范与74版规范比较，版规范比较，安全度
8、是一致的；与安全度是一致的；与89规范比较，将本规范比较，将本来高了一点的安全度拉了下来，不必有来高了一点的安全度拉了下来，不必有疑问，很正常。疑问，很正常。用承载力公式确定的地基承载力用承载力公式确定的地基承载力为什么必须验算沉降？为什么必须验算沉降？l建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范考虑弹塑性考虑弹塑性影响计算的临界承载力，在一定程度上影响计算的临界承载力，在一定程度上考虑了变形的影响，却还要验算沉降。考虑了变形的影响，却还要验算沉降。l我想问，按我国我想问，按我国建筑地基基础设计规建筑地基基础设计规范范公式计算的承载力特征值还需要验公式计算的承载力特征值还需要验算沉降，是不是存在
9、矛盾。算沉降，是不是存在矛盾。l建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范的公式来源的公式来源于前苏联规范。前苏联的规范采用于前苏联规范。前苏联的规范采用p1/4公公式控制基底压力的目的是为了进行沉降式控制基底压力的目的是为了进行沉降计算，认为基底以下塑性区的开展深度计算，认为基底以下塑性区的开展深度没有超过没有超过1/4的基础宽度，地基中大部分的基础宽度，地基中大部分区域还处于弹性状态，可以用弹性理论区域还处于弹性状态，可以用弹性理论计算应力，并用以计算沉降。满足了这计算应力，并用以计算沉降。满足了这个公式恰恰是沉降计算的前提，并不是个公式恰恰是沉降计算的前提，并不是基底压力小于基底压力小于p
10、1/4公式计算的结果就不需公式计算的结果就不需要进行沉降计算了。要进行沉降计算了。l建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB5007-2002基本上沿袭了前苏联规范的体系，基本上沿袭了前苏联规范的体系，用规范的地基承载力公式计算的结果并用规范的地基承载力公式计算的结果并不包含沉降必然满足要求的结论。恰恰不包含沉降必然满足要求的结论。恰恰相反，几个版本的地基基础设计规范都相反，几个版本的地基基础设计规范都强调按照地基承载力公式计算结果确定强调按照地基承载力公式计算结果确定的地基承载力，必须验算沉降。的地基承载力，必须验算沉降。l你的理解上存在一些问题。你的理解上存在一些问题。l问题之一是混淆
11、了强度与变形两个不同问题之一是混淆了强度与变形两个不同性质的问题的界限。地基承载力与建筑性质的问题的界限。地基承载力与建筑物的沉降控制不能加以等同，前者是强物的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的因果度问题，与沉降控制不存在直接的因果关系，用强度指标得不到沉降量，用压关系，用强度指标得不到沉降量，用压缩模量也得不到稳定验算的结果。缩模量也得不到稳定验算的结果。l问题之二是不了解如何进行变形控制。问题之二是不了解如何进行变形控制。变形控制必须控制计算沉降满足建筑物变形控制必须控制计算沉降满足建筑物的要求，根据不同类型的建筑物，用不的要求，根据不同类型的建筑物，用不同性质的
12、变形指标来控制，而承载力验同性质的变形指标来控制，而承载力验算只与基础尺寸及埋置深度有关，与建算只与基础尺寸及埋置深度有关，与建筑物的类型没有直接的关系，因此只验筑物的类型没有直接的关系，因此只验算地基承载力不能替代变形控制。算地基承载力不能替代变形控制。l问题之三是地基承载力验算与沉降计算问题之三是地基承载力验算与沉降计算所涉及的土层深度范围不同。对地基承所涉及的土层深度范围不同。对地基承载力验算有影响的主要是持力层和软弱载力验算有影响的主要是持力层和软弱下卧层，层位太深的土层对承载力不会下卧层，层位太深的土层对承载力不会有什么影响。但深层的土层对沉降量还有什么影响。但深层的土层对沉降量还是
13、有重要的影响，建筑物的平面尺寸越是有重要的影响，建筑物的平面尺寸越大、基础的宽度越宽，对沉降有影响的大、基础的宽度越宽，对沉降有影响的深度范围就越深。深度范围就越深。国外是否也是分层提供地基承载力的国外是否也是分层提供地基承载力的？现在的勘察报告是按不同深度的土层分层提现在的勘察报告是按不同深度的土层分层提供地基承载力，其实质是基本条件（小压板，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）下的地基承载力。无埋深或假定为标准条基）下的地基承载力。我的问题是我的问题是国外是否也是这样做；国外是否也是这样做；一般一般我们是把深层土假想为在地面处提供地基承我们是把深层土假想为在地面
14、处提供地基承载力，看了几本土力学教材也只是讲天然地载力，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基浅基础承载力公式，多未讲天然地基深基础承载力公式。础承载力公式。在在国国外外的的土土力力学学著著作作中中，包包括括前前苏苏联联，对对浅浅基基础础和和深深基基础础的的承承载载力力问问题题都都是是分分别别讨讨论论的的，概概念念非非常常清清楚楚，不不可可能能用用浅浅基基础础的的地地基基承承载载力力公公式式去去计计算深层土的地基承载力问题。算深层土的地基承载力问题。在我国的许多著作或教材中，对这个问题的概念在我国的许多著作或教材中，对这个问题的概念也是清楚的。钱家欢教授主编的
15、土工原理与计也是清楚的。钱家欢教授主编的土工原理与计算中，第八章地基承载力，其中第五节讲的是算中，第八章地基承载力，其中第五节讲的是“深基础地基承载力深基础地基承载力”，在这节开头就说明了两，在这节开头就说明了两者的区别：者的区别：“深基础与浅基础具有不同的破坏特深基础与浅基础具有不同的破坏特征，因而其承载力的确定也各有所异。前面各节征，因而其承载力的确定也各有所异。前面各节所介绍的承载力计算公式均只适用于浅基础的情所介绍的承载力计算公式均只适用于浅基础的情况。本节将讨论深基础地基的破坏特征及其承载况。本节将讨论深基础地基的破坏特征及其承载力的确定方法。力的确定方法。”郑郑大大同同教教授授在在
16、地地基基极极限限承承载载力力的的计计算算一一书书中中论论述述了了梅梅耶耶霍霍夫夫对对深深基基础础地地基基承承载载力力的的贡贡献献：“50年年代代，梅梅耶耶霍霍夫夫进进一一步步考考虑虑了了基基础础底底面面以以上上，土土体体发发生生抗抗剪剪强强度度的的影影响响，从从而而提提出出了了浅浅基基础础和和深深基基础础的的极极限限承承载载力力公公式式。”“梅梅耶耶霍霍夫夫在在1951年年曾曾经经指指出出，地地基基承承载载力力取取决决于于地地基基土土的的物物理理力力学学性性质质（密密度度、抗抗剪剪强强度度和和变变形形性性质质），取取决决于于地地基基中中的的原原始始应应力力和和地地下下水水的的情情况况，取取决决
17、于于基基础础的的物物理理性性质质（基基础础尺尺寸寸、埋埋置置深深度度和和基基底底的的粗粗糙糙程度），而且也取决于建造基础的方法。程度），而且也取决于建造基础的方法。”但但在在工工程程勘勘察察工工作作中中，不不知知从从什什么么时时候候开开始始，要要求求按按不不同同深深度度的的土土层层分分层层提提供供地地基基承承载载力力，而而且且不不管管土土层层的的埋埋藏藏深深度度如如何何，都都用用浅浅基基础础的的地地基基承承载载力力公公式式计计算算深深层层土土的的地地基基承承载载力力。这这种种做做法法对对工工程程实实践践是是不不合合适适的的，更更为为可可怕怕的的是是使使工工程程师师们们的的学学术术思思想想都都搞
18、搞糊糊涂涂了了，基基本本概概念念也也不不讲讲了了，以以己己之之昏昏昏昏，怎怎能能使使人人昭昭昭昭，糊糊里里糊糊涂涂地地计计算算，糊糊里里糊糊涂涂地地应应用用，浪浪费费了了也也没没有有觉觉察察，危危险险了了在在吃吃安安全全系系数数的的余余量。量。分层提供承载力是一种习惯做法，是历分层提供承载力是一种习惯做法，是历史的产物，在基础埋深不大的情况下问史的产物，在基础埋深不大的情况下问题不突出；题不突出；如何提供？将深层的土层假定在地面，如何提供？将深层的土层假定在地面，设定一个浅基础的宽度与埋深，用规范设定一个浅基础的宽度与埋深，用规范的公式计算，要求设计人员按实际埋置的公式计算，要求设计人员按实际
19、埋置深度进行修正后使用；深度进行修正后使用；或者将浅层土载荷试验得到的承载力，或者将浅层土载荷试验得到的承载力，按相似的物理指标推广到深层土中；按相似的物理指标推广到深层土中；l 太湖地区冲湖积平原厂区勘察，建筑物太湖地区冲湖积平原厂区勘察，建筑物主要为厂房主要为厂房(最大单柱荷重最大单柱荷重2000kN)2000kN)及办及办公楼公楼(最大单柱荷重最大单柱荷重4000kN)4000kN)，拟采用的拟采用的结构型式厂房为排架结构，办公楼为框结构型式厂房为排架结构，办公楼为框架结构，浅基础。架结构，浅基础。根据本地区地层及拟建建筑物特征，根据本地区地层及拟建建筑物特征，勘探点布置的深度为勘探点布
20、置的深度为10-15m10-15m，为满足抗为满足抗震规范对场地类别的判别，其中选震规范对场地类别的判别，其中选3 3个钻个钻孔加深至孔加深至20m20m。l0-4.5m 0-4.5m 粘土粘土,可可(硬硬)塑，塑，f fakak=200kPa,=200kPa,E Es s=6.68MPa=6.68MPa 4.5-6.5m 4.5-6.5m，粉质粘土粉质粘土,可塑，可塑，lf fakak=140kPa,=140kPa,E Es s=5.55MPa=5.55MPa6.5-10.5m,6.5-10.5m,粉土，中密，粉土，中密，lf fakak=140kPa,=140kPa,E Es s=8.58
21、 MPa=8.58 MPa10.5-16.50,10.5-16.50,粉砂，中密，粉砂，中密，lf fakak=200kPa=200kPa，E Es s=10.45 MPa=10.45 MPal3 3个加深钻孔揭露的地层为：个加深钻孔揭露的地层为：16.50-19.00,16.50-19.00,粉质粘土，软塑粉质粘土，软塑,lE Es s=4.17MPa=4.17MPa19.00-20.00,19.00-20.00,粘土，可塑粘土，可塑,lE Es s=7.31MPa=7.31MPa经验算，当采用独立柱基，基础宽经验算，当采用独立柱基，基础宽度取度取4.5m4.5m时，基础埋深取时，基础埋深取
22、1.5m1.5m，地基土地基土承载力可满足要求；地基压缩层厚度小承载力可满足要求；地基压缩层厚度小于于10m10m。l由于加深钻孔深度仅为通过土类估算由于加深钻孔深度仅为通过土类估算20m20m以浅的剪切波速，以满足对场地类别判以浅的剪切波速，以满足对场地类别判定的要求，故每层仅取定的要求，故每层仅取3 3层原状样品，未层原状样品，未提供地基承载力特征值。当我院审核人提供地基承载力特征值。当我院审核人认为揭露深度内的地层均要提供地基承认为揭露深度内的地层均要提供地基承载力特征值。请问载力特征值。请问16.50m16.50m以深的粉质粘以深的粉质粘土及粘土层有必要提土及粘土层有必要提f faka
23、k吗？吗？l根据这两幢建筑物的性质和荷载的大小，根据这两幢建筑物的性质和荷载的大小，勘探深度勘探深度101015m15m就能满足天然地基浅基就能满足天然地基浅基础承载力计算和沉降计算的要求。将部础承载力计算和沉降计算的要求。将部分钻孔深度增加到分钻孔深度增加到20m20m，完全是为了测定，完全是为了测定剪切波速以计算等效剪切波速，确定建剪切波速以计算等效剪切波速，确定建筑场地类别。因此，加深的钻孔资料，筑场地类别。因此，加深的钻孔资料，即对即对16.5m16.5m20.0m20.0m范围的土层并不需要范围的土层并不需要评价地基承载力。评价地基承载力。l在这个案例中，基础选型已经比较明确，在这个
24、案例中，基础选型已经比较明确，基础埋置深度也能确定，哪些土层是主基础埋置深度也能确定，哪些土层是主要土层，应该比较清楚了。所以，你对要土层，应该比较清楚了。所以，你对16.5m以下的土层，不按主要土层的要求以下的土层，不按主要土层的要求取土，也不需要提供地基承载力的建议取土，也不需要提供地基承载力的建议值，这是符合强制性条文规定的。值，这是符合强制性条文规定的。l看四份岩土工程报告，其中两份是国内看四份岩土工程报告，其中两份是国内的，两份是由国外岩土工程师编写的，的，两份是由国外岩土工程师编写的，一份在国外，一份在国内。一份在国外，一份在国内。l某冲压机车间某冲压机车间l某电厂扩建工程某电厂扩
25、建工程l美国加州的一个超市美国加州的一个超市l国内的一个商城国内的一个商城l实实例例1.1-1软软土土地地区区某某冲冲压压车车间间压压机机基基础础的的岩岩土土工工程程勘勘察察，压压机机基基础础尺尺寸寸为为24m86.5m，基基底底总总压压力力为为204kPa，采采用用桩桩基基础础。考考虑虑3种种不不同同桩桩长长的的方方案案，桩桩的的入入土土深深度度分分别别为为45m、60m和和65m，桩桩端端持持力力层层分分别别为为第第b、第第b、和和第第层层，因因此此钻钻孔孔深深度度91.45m，勘勘探探深深度度范范围内揭露了十多层的土层。围内揭露了十多层的土层。l对对于于这这样样的的一一个个项项目目，已已
26、经经明明确确采采用用长长桩桩基基础础的的工工程程，还还要要在在勘勘察察报报告告中中分分层层地地提提供供那那么么多多土土层层的的地地基基容容许许承承载载力力，不不知知道道其其目目的的究究竟竟是是什什么么？地地基基基基础础设设计计根根本本不不需需要要这这些些土土层层作作为为天天然然地地基基的的持持力力层层，也也不不需需用用这这些些土土层层的的地地基基承承载载力力进进行行设设计计。特特别别是是这这些些深深层层土土的的地地基基承承载载力力，用用浅浅基基础础地地基基承承载载力力公公式式计计算算得得到到的的这这些些数数据据既既没没有有什什么么用用处处，也也没没有什么物理意义，显然是多余的。有什么物理意义，
27、显然是多余的。l实实例例1.1-2国国内内某某电电厂厂扩扩建建工工程程的的岩岩土土工工程程勘勘察察报报告告。主主厂厂房房为为框框架架和和排排架架结结构构两两种种结结构构型型式式，采采用用天天然然地地基基方方案案，勘勘探探孔孔深深度度39m42m，揭揭露露了了9层层土土层层，对对各各个个主主要要土土层层均均进进行行了了地地基基承承载载力力的的分分析析与与计计算算，地地基基容容许许承承载载力力的的综综合合建建议值。议值。l这这份份资资料料的的特特点点是是已已经经明明确确采采用用天天然然地地基基上上的的浅浅基基础础，设设计计主主厂厂房房的的基基础础埋埋置置深深度度为为6.5m，基基底底最最大大压压力
28、力为为200kPa。第第1层层土土层层的的埋埋藏藏深深度度正正好好在在6.5m左左右右，对对表表1-2中中所所提提供供的的地地基基承承载载力力进进行行深深宽宽修修正正以以后后的的地地基基承承载载力力也也大大于于基基底底最最大大压压力力，因因此此采采用用1层层作作为为主主车车间间基基础础的的持力层是可行的。持力层是可行的。l实实例例1.1-3这这是是一一份份美美国国加加州州某某超超市市的的岩岩土土工工程程报报告告。建建设设场场地地的的面面积积为为74000m2，建建筑筑面面积积为为21500m2，结结构构为为单单层层排排架架。由由结结构构自自重重产产生生的的柱柱荷荷载载为为：内内柱柱385kN，
29、外外柱柱267KN；由由活活荷荷载载所所产产生生的的柱柱荷荷载载为为680kN，地地坪坪均均布布荷荷载载为为7.3kPa，最最大大集集中中荷荷载载为为23kN；承承重重墙墙荷荷载载为为181.4kN/m272.1kN/m，非非承承重重墙墙荷载为荷载为22.3kN/m90.7kN/m。实例1.1-3这是一份美国加州某超市的岩土工程报告。建设场地的面积为74000m2，建筑面积为21500m2，结构为单层排架。由结构自重产生的柱荷载为：内柱385kN，外柱267KN；由活荷载所产生的柱荷载为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/m272.1kN
30、/m，非承重墙荷载为22.3kN/m90.7kN/m。4l该该场场地地典典型型的的土土层层柱柱状状图图见见图图1-1，基基础础设设计计所所需需的的地地基基容容许许承承载载力力数数值值见见表表1-3。这这份份报报告告表表明明，岩岩土土工工程程分分析析需需要要以以确确切切的的上上部部结结构构传传至至基基础础的的荷荷载载为为依依据据，才才能能进进行行必必要要的的计计算算。对对于于地地基基承承载载力力，对对于于采采用用天天然然地地基基的的项项目目，只只需需要要分分析析持持力力层层的的地地基基承承载载力力，不不需需要要分分层层提提供供每每层层土土的的地地基基承承载载力力。资资料料也也表表明明，评评价价地
31、地基基承承载载力力时时，如如果果采采用用极极限限承承载载力力公公式式计计算算，可可以以按按照照不不同同的的荷荷载载组合，分别采用不同的安全系数。组合，分别采用不同的安全系数。l实例实例1.1-4由国外的岩土工程师为外由国外的岩土工程师为外商投资建于国内软土地区的某商城编写商投资建于国内软土地区的某商城编写的岩土工程报告。该商城场地面积的岩土工程报告。该商城场地面积18600m2，周边长度，周边长度160m105m。建筑。建筑物全景见图物全景见图1-2，由北、东、西三个塔楼，由北、东、西三个塔楼和裙房组成，北塔楼地上和裙房组成，北塔楼地上48层，框剪结层，框剪结构，基础尺寸构，基础尺寸55m43
32、m，基底平均压力，基底平均压力为为350kPa；东、西塔楼均为地上；东、西塔楼均为地上32层，层，框剪结构，东塔楼基础面积框剪结构，东塔楼基础面积32m72m，l基基底底平平均均压压力力为为265kPa，西西塔塔楼楼基基础础面面积积32m55m，基基底底平平均均压压力力为为265kPa；裙裙房房为为地地上上8层层，框框架架结结构构，基基底底平平均均压压力力为为150kPa。全全部部采采用用筏筏板板下下的的桩桩基基础础，满满堂堂布布桩桩，桩桩径径500mm、壁壁厚厚9mm的的钢钢管管桩桩，桩桩长长35m，单单桩桩承承载载力力1330kN。北北塔塔楼楼的的基基坑坑开开挖挖深深度度为为7.5m，东东
33、、西西塔楼为塔楼为6.5m，裙房为，裙房为4.5m。提供分层承载力的主要问题提供分层承载力的主要问题1.将勘察报告的结论建立在缺乏物理概念将勘察报告的结论建立在缺乏物理概念的基础之上；的基础之上；2.在工程中采用这种方法确定地基承载力，在工程中采用这种方法确定地基承载力，存在许多无法估计的不确定性，可能是存在许多无法估计的不确定性，可能是安全隐患，也可能会造成资源浪费；安全隐患，也可能会造成资源浪费；3.将在基础埋置深度不深的历史条件下得将在基础埋置深度不深的历史条件下得到的深宽修正的经验方法，推广到到的深宽修正的经验方法，推广到10余余米以致米以致20多米的深度，对所引起的可能多米的深度，对
34、所引起的可能问题没有充分地估计；问题没有充分地估计；4.由于高层建筑的大量采用，基础埋置深由于高层建筑的大量采用，基础埋置深度的急剧增大，由于确定地基承载力方度的急剧增大，由于确定地基承载力方法的不科学性带来的问题日益严重；法的不科学性带来的问题日益严重；现在应该冷静地分析和考虑如何解决这现在应该冷静地分析和考虑如何解决这个问题。个问题。2.2.场地的均匀性评价场地的均匀性评价l场地的均匀性评价是岩土工程勘察的重要内场地的均匀性评价是岩土工程勘察的重要内容，但对怎样认识均匀性与均匀性评价的作容，但对怎样认识均匀性与均匀性评价的作用存在不同的理解，因而做法与结果也就不用存在不同的理解，因而做法与
35、结果也就不同。同。l重点讨论这三个问题：重点讨论这三个问题：l评价场地均匀性的作用是什么？评价场地均匀性的作用是什么？l如何认识与处理场地土层的不均匀性？如何认识与处理场地土层的不均匀性？l场地均匀性的评价方法场地均匀性的评价方法场地均匀性评价的作用是什么？场地均匀性评价的作用是什么？l场地均匀性评价是手段而不是目的；场地均匀性评价是手段而不是目的；l为基础方案选择和采取工程措施提供依为基础方案选择和采取工程措施提供依据；据；l为方案或设计成果的比较提供建筑物性为方案或设计成果的比较提供建筑物性状的定量或半定量的计算结果；状的定量或半定量的计算结果；l勘察阶段的均匀性评价不是最终结果。勘察阶段
36、的均匀性评价不是最终结果。场地均匀性评价是手段场地均匀性评价是手段而不是目的而不是目的l场地均匀性评价不是简单地说明自然界，场地均匀性评价不是简单地说明自然界，而是为了工程建设（设计与施工）的需而是为了工程建设（设计与施工）的需要，分析与说明地基岩土层力学性状的要，分析与说明地基岩土层力学性状的均匀性。均匀性。l因此，均匀性评价的前提是工程建设的因此，均匀性评价的前提是工程建设的要求，均匀性评价的内容是分析地基的要求，均匀性评价的内容是分析地基的均匀性对建筑物的影响，均匀性评价的均匀性对建筑物的影响，均匀性评价的结果为工程设计与施工方案提供依据。结果为工程设计与施工方案提供依据。为基础方案选择
37、和为基础方案选择和采取工程措施提供依据采取工程措施提供依据l勘察报告中均匀性评价的结果不是勘察报告中均匀性评价的结果不是“均均匀还是不均匀匀还是不均匀”，也不是简单的，也不是简单的“是否是否适宜于建设适宜于建设”之类的结论，更无法得出之类的结论，更无法得出建筑物的不均匀沉降是多少，是否满足建筑物的不均匀沉降是多少，是否满足规范要求等等的结论，而是提出设计时规范要求等等的结论，而是提出设计时应注意什么问题，对基础选型有什么要应注意什么问题，对基础选型有什么要求，可能采取什么工程措施等的建议。求，可能采取什么工程措施等的建议。l勘察阶段的均匀性评价主要着眼于地质条勘察阶段的均匀性评价主要着眼于地质
38、条件，说明地质条件对建筑物会产生什么样件，说明地质条件对建筑物会产生什么样的影响，设计施工时应采取什么对策。的影响，设计施工时应采取什么对策。l例如，对山区土岩组合地基，跨在两种不例如，对山区土岩组合地基，跨在两种不同地质单元上的建筑物地基，硬层或软弱同地质单元上的建筑物地基，硬层或软弱层的厚度变化比较大的地基等，这种地质层的厚度变化比较大的地基等，这种地质条件的不均匀性会对建筑物带来不利的影条件的不均匀性会对建筑物带来不利的影响，在基础选型、甚至上部结构选型时应响，在基础选型、甚至上部结构选型时应该选择适应性比较强的结构体系或基础的该选择适应性比较强的结构体系或基础的类型。类型。l或在地基基
39、础设计时，采取一些特殊的或在地基基础设计时，采取一些特殊的工程措施，例如设置褥垫层以调节不均工程措施，例如设置褥垫层以调节不均匀沉降，又如在建筑物适当部位设置沉匀沉降，又如在建筑物适当部位设置沉降缝以适应地基的不均匀沉降。降缝以适应地基的不均匀沉降。l至于，由于地基的不均匀性所产生的不至于，由于地基的不均匀性所产生的不均匀沉降是多少，有些同行希望在勘察均匀沉降是多少，有些同行希望在勘察阶段进行计算，或者审图要求计算的事。阶段进行计算，或者审图要求计算的事。我告诉大家，在勘察阶段是计算不出来我告诉大家，在勘察阶段是计算不出来的，即使在设计阶段，也不是所有的情的，即使在设计阶段，也不是所有的情况都
40、能计算的。况都能计算的。如何认识与处理场地土层的如何认识与处理场地土层的不均匀性？不均匀性？l天然土层是均匀的还是不均匀的？天然土层是均匀的还是不均匀的？l从地质学的观点来看，总是不均匀的，从地质学的观点来看，总是不均匀的，但从工程学的观点来看，在工程影响的但从工程学的观点来看，在工程影响的范围内，需要进行局部化处理，将这个范围内，需要进行局部化处理，将这个局部作为均质体处理，例如相同的成因局部作为均质体处理，例如相同的成因类型，同一个地质单元，同一个土层，类型，同一个地质单元，同一个土层，将其作为一个力学层。将其作为一个力学层。l这样局部化处理以后，对于局部化处理这样局部化处理以后，对于局部
41、化处理以后的地质体，就可以抽样试验，可以以后的地质体，就可以抽样试验，可以统计分析，可以引用均质体的理论进行统计分析，可以引用均质体的理论进行力学的分析计算。力学的分析计算。l一切岩土工程的勘探、取样试验、资料一切岩土工程的勘探、取样试验、资料的统计分析、代表性指标的取值、代人的统计分析、代表性指标的取值、代人解析解公式的计算、进入数值分析程序解析解公式的计算、进入数值分析程序进行数学模拟都是建立在均质体假定的进行数学模拟都是建立在均质体假定的基础上进行的，如果不承认这个假定，基础上进行的，如果不承认这个假定，那现行的设计计算就什么都不能做了。那现行的设计计算就什么都不能做了。l但是，在岩土工
42、程界，有的同行并不认但是，在岩土工程界，有的同行并不认同这个观点。同这个观点。l作为学术研究，当然是可以的。作为学术研究，当然是可以的。l但作为岩土工程师处理实际工程问题的但作为岩土工程师处理实际工程问题的基本观点，却使我深深地担忧，在年轻基本观点，却使我深深地担忧，在年轻一代的岩土工程师中，确实存在着缺乏一代的岩土工程师中，确实存在着缺乏工程实践的基本训练，缺乏正确的统计工程实践的基本训练，缺乏正确的统计概念和力学概念这种状况，对于工程师概念和力学概念这种状况，对于工程师的成长，对于正确的工程判断和处理工的成长，对于正确的工程判断和处理工程问题是非常不利的。程问题是非常不利的。lA A高教授
43、能参与我们的讨论，我感到很荣幸高教授能参与我们的讨论，我感到很荣幸也很惶恐，我斗胆想继续发表一些与高教授也很惶恐，我斗胆想继续发表一些与高教授不同的观点，希望提前得到高老的原谅，在不同的观点，希望提前得到高老的原谅，在此先谢谢高老。此先谢谢高老。l我感到我们的讨论已经上升到了认识论与方我感到我们的讨论已经上升到了认识论与方法论的高度了：法论的高度了：1 1、高老认为地质体是均质、高老认为地质体是均质的，数据的离散性主要来源于取样、试验等的，数据的离散性主要来源于取样、试验等具体环节，因此用数理统计的方法来消除抽具体环节，因此用数理统计的方法来消除抽样试验方面的误差，进而导出了关于场地的样试验方
44、面的误差，进而导出了关于场地的认识、土样数量问题和均匀性评价等等问题认识、土样数量问题和均匀性评价等等问题的认识，认为公式中常用到经验系数和修正的认识，认为公式中常用到经验系数和修正系数主要是修正此类不确定因素带来的误差；系数主要是修正此类不确定因素带来的误差；l2 2、另一种观点认为地质体是非均质的，、另一种观点认为地质体是非均质的，要研究其性质必须要有足够的数量的试要研究其性质必须要有足够的数量的试验，要在建筑物的不同位置布置勘探点，验，要在建筑物的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研究其不均匀性，至于数据离散性问题主要强调用统一的方法、设备和标准来主要强调用统一的方法
45、、设备和标准来规范其操作行为，因此而带来的误差是规范其操作行为，因此而带来的误差是统一的，个别样品的差距主要表现了抽统一的，个别样品的差距主要表现了抽样母体的差别，因此要用建筑物不同位样母体的差别，因此要用建筑物不同位置上的数据来评价其均匀性和倾斜等问置上的数据来评价其均匀性和倾斜等问题。题。l另一位网友发表了不完全相同的观点：另一位网友发表了不完全相同的观点：l我认为在宇宙中没有绝对的均质物体，我认为在宇宙中没有绝对的均质物体，岩土体也一样，如果不按均质体研究，岩土体也一样，如果不按均质体研究，你有办法反映岩土的量化数据么？你提你有办法反映岩土的量化数据么？你提出了地层的物理力学数据，就与你
46、的前出了地层的物理力学数据，就与你的前提矛盾了，你无法勘察，无法提供勘察提矛盾了，你无法勘察，无法提供勘察报告。报告。l从地质勘察的角度来看，其研究对象主要是从地质勘察的角度来看，其研究对象主要是地质体，估计没有人能否认地质体是非均质、地质体，估计没有人能否认地质体是非均质、各向异性的，反过来说就是没有人能证明地各向异性的，反过来说就是没有人能证明地质体是均质的；但勘察成果是为工程设计服质体是均质的；但勘察成果是为工程设计服务的，从设计角度来看，所有的计算模型或务的，从设计角度来看，所有的计算模型或理论均假设地质体是均质，都要按均质的理理论均假设地质体是均质，都要按均质的理论来进行设计和计算，
47、所以勘察报告中提供论来进行设计和计算，所以勘察报告中提供的承载力也好、其它任何指标也好都是把地的承载力也好、其它任何指标也好都是把地质体的性质做了均质化处理，所用的方法就质体的性质做了均质化处理，所用的方法就是数理统计的方法即抽样调查的法则，这个是数理统计的方法即抽样调查的法则，这个过程也就是岩土工程勘察工作。过程也就是岩土工程勘察工作。l总而言之就是勘察人认为地质体是非均总而言之就是勘察人认为地质体是非均质的，通过勘察过程将一定范围内的地质的，通过勘察过程将一定范围内的地质体的性质做均质化处理，将结果提供质体的性质做均质化处理，将结果提供设计人员使用，一个好的勘察人员必须设计人员使用，一个好
48、的勘察人员必须要明白你所做的均质化处理是否准确可要明白你所做的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的，但计人员要求将地质体看做地均质的，但一个好的设计师必须要了解地质体的非一个好的设计师必须要了解地质体的非均质性所带来的后果，并妥善处理好它均质性所带来的后果，并妥善处理好它们的关系。我想这也正是岩土工程师所们的关系。我想这也正是岩土工程师所必须具备的最基本的概念和素质要求。必须具备的最基本的概念和素质要求。l自自然然地地质质条条件件是是复复杂杂的的，岩岩土土体体是是不不均均匀匀的的，这这是是大大家家公公认认的的事事
49、实实，但但作作为为工工程程研研究究的的对对象象，需需要要认认识识它它，研研究究它它和和处处理理它它，又又不不得得不不把把它它局局部部化化和和简简单单化化，忽忽略略次次要要的的，解解决决主主要要的的矛矛盾盾，这这可可能能是是自自然然科科学学研研究究和和工工程程技术研究的不同之处。技术研究的不同之处。对于不同类型的均匀性问题用对于不同类型的均匀性问题用不同方法来处理。不同方法来处理。l作为岩土工程师，对于你勘察的场地，作为岩土工程师，对于你勘察的场地，首先要做地质工作，从地质成因和地层首先要做地质工作，从地质成因和地层年代上要区分清楚，是洪冲积的还是残年代上要区分清楚，是洪冲积的还是残坡积的，是河
50、漫滩还是阶地，是第四纪坡积的，是河漫滩还是阶地，是第四纪地层还是老地层，这就是所谓的把地质地层还是老地层，这就是所谓的把地质单元划分正确，这是进一步考虑布置勘单元划分正确，这是进一步考虑布置勘察试验工作的基础。察试验工作的基础。l对于同一个地质单元是否就是均匀的呢？对于同一个地质单元是否就是均匀的呢？不一定，例如土层厚度很可能是不均匀的，不一定，例如土层厚度很可能是不均匀的，即使在平原地区，土层厚度也常常有较大即使在平原地区，土层厚度也常常有较大的变化，因此需要用勘探点的间距来控制的变化，因此需要用勘探点的间距来控制其厚度变化，不同的基础类型对土层厚度其厚度变化，不同的基础类型对土层厚度的敏感