《勘察成果整》PPT课件.ppt

第七章 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，其主要工作内容是：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：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主要依据；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，并指导施工和监测。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在很大程度上取决于岩土体受到扰动的程度和试验标准。它涉及到两个问题：（1）取样器和取样方法问题；（2）试验方法和取值标准问题。,通过不同取样器和取样方法的对比试验可知，对不同的土体，凡是由于结构扰动强度降低得多的土，数据的离散性也显著增大。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。,二、岩土参数的统计分析 由于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，岩土参数是随机变量，变异性较大。故在进行岩土工程设计时，应在划分工程地质单元的基础上作统计分析，了解各项指标的概率系数，确定其标准值和设计值。,岩土参数统计分析前，一定要正确划分工程地质单元体。不同工程地质单元的数据不能一起统计，否则因不同单元体岩土的物理力学性质参数差异较大而导致统计的数据毫无价值。由于土的不均匀性，对同一工程地质单元（土层）取的土样，用相同方法测定的数据通常是离散的，并以一定的规律分布，可以用频率分布直方图和分布密度函数来表示。,岩土参数统计应符合下列要求：,1 岩土的物理力学指标，应按场地的工程地质单元和层位分别统计；2 应按下列公式计算平均值、标准差和变异系数：3 分析数据的分布情况并说明数据的取舍标准。（见书上P128）,平均值、标准差、变异系数,岩土参数的标准值：,式中 s统计修正系数。式中正负号按不利组合考虑，如抗剪强度指标的修正系数应取负值，而孔隙比、压缩系数的修正系数应取正值。统计修正系数 s 也可按岩土工程的类型和重要性,参数的变异性和统计数据的个数，根据经验选用。,（1）（2）,岩土参数的设计值：,岩土工程勘察报告一般不提供设计值，需要时可按下式计算：,岩土指标的分项系数，根据岩土工程类型的 不同按有关设计规范的规定取值。,在岩土工程勘察报告中，应按下列不同情况提供岩土参数值：,1、一般情况下，应提供岩土参数的平均值、标准差、变异系数、数据分布范围和数据的数量；2、承载能力极限状态计算所需要的岩土参数标准值，应按式(1)计算；当设计规范另有专门规定的标准值取值方法时，可按有关规范执行。3、正常使用极限状态计算需要的岩土参数宜采用平均值。4、评价岩土性状需要的岩土参数应采用平均值。,三、岩土参数标准值的意义 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。它是在统计学区间估计理论基础上得到的关于参数母体平均值置信区间的单侧置信界限值。母体平均值 可靠性估值 k（即标准值）按下式求得：P（k）=,为风险率，是一个可以接受的小概率，符合上式的是单侧置信下限。当采用此下限值作为设计值时，意味着参数母体平均值可以推断为一个大概率大于设计值，而仅有一个小的风险率可能会小于此值。,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察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。,岩土工程分析评价的内容主要包括：(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。,做好分析评价工作规定的各项内容，要求做到：(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。(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，评估岩土参数的不确定性，确定其最佳估值。(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。,二、分析评价的方法 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。一般的操作程序是：在定性分析评价的基础上，方可进行定量分析评价；换言之，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、场地地质背景和工程地质条件分析、岩土性状的描述等。,定性分析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。,1、定量分析评价的内容(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。,2、定量分析的方法 定量分析可采用解析法、图解法或数值法。（1）解析法 是使用最多的方法，它以经典的刚体极限平衡理论为基础。这种方法的数学意义严格，但由于应用时对实际地质体有一定的前提假设条件，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。A、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Kf(c、),2、定量分析的方法 定量分析可采用解析法、图解法或数值法。（1）解析法 是使用最多的方法，它以经典的刚体极限平衡理论为基础。这种方法的数学意义严格，但由于应用时对实际地质体有一定的前提假设条件，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。,因而所获得的稳定性系数也是一确定值。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、分别为抗力、作用力、稳定性系数和安全系数。,A、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Kf(c、),B、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，而是具有某种分布的随机变量，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。,概率分析法的表达式为：f（1）f 式中：Pf、f 分别为破坏概率和目标破坏概率。而稳定的概率则为：f对确定稳定性系数 K 的各种计算参数需要进行许多次随机抽样，才能获得K 值的概率分布图。,目前国内的岩土工程计算一般都采用定值法，对特殊工程需要时可辅以概率分析法进行综合评价。,3、岩土工程计算的极限状态 按规范规定，岩土工程计算应按极限状态进行。所谓“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。（1）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：,A、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。B、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造成的工程结构性破坏等。,（2）正常使用极限状态 或称功能极限状态。这种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。,岩土工程的分析评价，应根据岩土工程勘察等级区别进行。对三级岩土工程勘察，应根据邻近工程经验进行分析评价，必要时可结合少量的勘探、测试资料进行。对二级岩土工程勘察，应在详细勘探、测试工作基础上，结合邻近工程经验进行分析评价。对一级岩土工程勘察，除按二级要求进行外，尚宜对其中的复杂问题进行专门研究，并结合监测工作对评价结论进行核查。,第三节 反分析 一、反分析的含义 通过工程实体试验或施工监测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。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。,二、反分析的应用 反分析可分为非破坏性(无损的)反分析和破坏性(已损的)反分析两种情况。非破坏性反分析的应用,破坏性反分析的应用,为了提高反分析结果的可信度，不论何种类型的工程都应做到以下几点：(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 岩土工程勘察应正确反映场地工程地质条件、查明不良地质作用和地质灾害，并通过对原始资料的整理、检查和分析，提出资料完整、评价正确、建议合理的勘察报告。勘察报告应有明确的针对性，它是岩土工程勘察的总结性文件，一般由文字报告和所附图表组成。此项工作是在岩土工程勘察过程中所形成的各种原始资料编录的基础上进行的。为了保证勘察报告的质量，原始资料必须真实、系统、完整。因此，对岩土工程分析所依据的一切原始资料，均应及时整编和检查。,一、岩土工程勘察报告文字部分应包括下列内容 1、拟建工程概况；2、勘察目的、任务要求和依据的技术标准；3、勘察方法和勘察工作布置及其完成情况；4、场地地形、地貌、地质构造；5、场地各层岩土的类型、分布、工程特性，岩石的产状、结构和风化情况；6、埋藏的河道、浜沟、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物；,7、场地地下水埋藏情况，类型、水位及其变化；判定水和土对建筑材料的腐蚀性；8、岩土参数的统计、分析和选用；9、分析和评价场地和地基的稳定性；10、分析和评价采用天然地基的可行性，建议天然地基持力层，并提出承载力等参数；11、选用桩基础时，应提出适宜的桩型及桩端持力层建议，提供桩基设计所需的岩土参数，必要时估算单桩承载力；12、需进行地基变形计算时，应提供变形计算参数，必要时预测建筑物的变形特征；,13、需进行地基处理时，应提出地基处理方案建议，并提供相应的岩土参数；14、存在特殊土的场地，应满足相关专门规范的要求，提供相关参数，分析、论证及评价工程建设适宜性，提出治理措施的建议；15、存在可能影响工程稳定的不良地质作用的场地，应对其进行描述、分析，评价对工程的危害及工程建设适宜性，提出防治建议；16、当场地抗震设防烈度等于或大于6度时，应对场地和地基的地震效应进行评价；,17、边坡工程应提供边坡稳定计算参数，评价边坡稳定性，提出潜在的不稳定边坡的整治措施的建议；18、基坑工程应提供边坡稳定分析及支护设计、施工所需岩土参数，提出支护措施、环境保护和监测工作的建议；19、有季节性冻土的地区，提供场地土的标准冻结深度；20、必要时，预测地基土和地下水在建筑施工和使用期间可能产生的变化及其对工程和环境的影响，提出防治方案的建议；21、规范或任务要求的其他内容。,二、勘察报告应附下列图表 1、建筑物与勘探点平面位置图；2、工程地质柱状图；3、工程地质剖面图；4、原位测试成果图表；5、室内试验成果图表。,三、勘察报告可根据需要附下列图表 1 区域地质图；2 综合工程地质图；3 工程地质分区图；4 地下水等水位线图；5 基岩面(或其他层面)等值线图；6 设定高程岩性分布切面图；7 综合柱状图；,三、勘察报告可根据需要附下列图表8、探井(探槽)展示图；9、勘探点主要数据一览表；10、岩土利用、整治、改造方案的有关图表；11、岩土工程计算简图及计算成果图表；12、其他需要的图表。,四、勘察报告可根据需要附下列附件1 区域稳定性调查与评价专题报告；2 工程地质测绘专题报告；3 遥感解译报告；4 工程物探专题报告；5 专门水文地质勘察报告；6 专门性试验或专题研究报告；7 重要的审查报告或审查会(鉴定会)纪要；8 任务委托书(或勘察合同)、勘察工作纲要；9 本次勘察所用的机具、仪器的型号、性能说明；10 重要函电。,五、勘查报告的其它规定1、勘察报告应采用计算机辅助编制。勘察文件的文字、标点、术语、代号、符号、数字均应符合有关规范、标准。2、勘察报告应有完成单位的公章（法人行政章或资料专用章），应有法人代表（或其授权人）和项目的主要负责人签章。图表均应有完成人、检查人或审核人签字。各种室内试验和原位测试，其成果应有试验人、检查人或审核人签字，当测试、试验项目委托其他单位完成时，受托单位提交的成果还应有该单位公章、单位负责人签章。,3、勘察报告应有良好的装帧，文字部分幅面宜采用A3或A4，篇幅较大时可分册装订。装订应符合下列次序要求：（1）封面和扉页：标识勘察报告名称、工程编号、勘察阶段、编写单位、提交日期、主要负责人等；（2）目次；（3）文字部分；（4）图表；（5）附件（需要时）。,六、单项报告 除上述综合性岩土工程勘察报告外，也可根据任务要求提交单项报告，主要有：(1)岩土工程测试报告。(2)岩土工程检验或监测报告。(3)岩土工程事故调查与分析报告。(4)岩土利用、整治或改造方案报告。(5)专门岩土工程问题的技术咨询报告。,最后需要指出的是，勘察报告的内容可根据岩土工程勘察等级酌情简化或加强。例如，对三级岩土工程勘察可适当简化，以图表为主，辅以必要的文字说明；而对一级岩土工程勘察除编写综合性勘察报告外，尚可对专门性的岩土工程问题提交研究报告或监测报告。,