勘探成果整理第7次课.ppt

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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：评价指标:用以

2、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标，可采用室内的三轴试验和原位十

3、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，不同参数有不同的变异范围。P127表,变异系数：为了定

4、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,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

5、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

6、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

7、、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

8、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。“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

9、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

10、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

11、、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

12、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)

13、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

14、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)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

15、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。,三、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。最后指出，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适当简化，以图表为主，辅以必要的文字说明；对一级岩土工程勘察除编写综合性勘察报告外，可对专门性的岩土工程问题提交研究报告或监测报告。,