導(dǎo)語(yǔ)：巖土工程概念設(shè)計(jì)重要性一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、巖土工程設(shè)計(jì)

巖土工程設(shè)計(jì)應(yīng)以最少的投資，最短的工期，達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)安全運(yùn)行，并滿足所有預(yù)定功能，即包括預(yù)定功能要求、安全性和耐久性要求、投資和工期的經(jīng)濟(jì)性要求等三個(gè)方面。

(一)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的因素

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的因素包括設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)預(yù)定的功能、場(chǎng)地條件、巖土性質(zhì)及其變異性、工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工環(huán)境，相鄰工程的影響、施工技術(shù)條件，設(shè)計(jì)實(shí)施的可行性、地方材料資源和投資及工期。

(二)注意場(chǎng)地條件，防治災(zāi)害。

(三)合理選用巖土參數(shù)。

(四)定性分析與定量分析相結(jié)合。

二、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料

巖土工程的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料，隨具體工程的需要而異。

(一)地形、水文、氣象資料

(二)巖土工程勘察資料

(三)建筑結(jié)構(gòu)資料

(四)其他資料

三、巖土工程設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

(一)對(duì)自然條件的依賴(lài)性

巖土工程與自然界的關(guān)系極為密切，設(shè)計(jì)時(shí)必須全面考慮氣象、水文、地質(zhì)、地下條件及其動(dòng)態(tài)變化，包括可能發(fā)生的自然災(zāi)害以及由于興建工程改變自然環(huán)境引起的災(zāi)害，必須特別重視調(diào)查研究，做好巖土工程勘察工作。

(二)巖土性質(zhì)的不確定性

巖土參數(shù)是隨機(jī)變量，變異性寺。而且，不同的測(cè)試方法會(huì)得到不同的測(cè)試值。差異往往相當(dāng)大，相互間無(wú)確定的關(guān)系。故在進(jìn)行巖土工程設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要掌握巖土參數(shù)及其概率分布，而且要了解測(cè)試的方法及測(cè)試條件與工程原型條件之間的差別。

(三)注重經(jīng)驗(yàn)特別是地方經(jīng)驗(yàn)

近代土力學(xué)與巖石力學(xué)的建立，為巖土工程的計(jì)算和分析提供了理論基礎(chǔ)。但由于巖土性質(zhì)的復(fù)雜多變，以及巖土與結(jié)構(gòu)相互作用的復(fù)雜性，不得不作簡(jiǎn)化，以致預(yù)測(cè)和實(shí)際之間有時(shí)相差甚遠(yuǎn)。鑒于巖土工程計(jì)算的不完善，工程經(jīng)驗(yàn)特別是地方經(jīng)驗(yàn)，在巖土工程設(shè)計(jì)中應(yīng)予高度重視。

(四)原位測(cè)試，實(shí)體試驗(yàn)、原型觀測(cè)的特殊地位

取試樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)仍是巖土測(cè)試的重要手段，但由于小塊試樣的代表性不足，取試樣、運(yùn)輸、保存、試驗(yàn)過(guò)程中的擾亂，某些巖土無(wú)法取試樣等問(wèn)題而顯出它的局限性，故原位測(cè)試在巖土工程勘察中被廣泛應(yīng)用。但是，原位測(cè)試一般因應(yīng)力、應(yīng)變條件復(fù)雜，影響因素多，和實(shí)體工程差異大等的原因，難以進(jìn)行理論分析。有些原位測(cè)試項(xiàng)目不直接得出設(shè)計(jì)參數(shù)．甚至和設(shè)計(jì)參數(shù)沒(méi)有物理概念上的聯(lián)系，成果的應(yīng)用帶有很強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性和地區(qū)性。為了避免尺寸效應(yīng)的影響。有時(shí)某些工程要做實(shí)體試驗(yàn)，如足尺的平板載荷試驗(yàn)，樁載荷試驗(yàn)，錨桿抗拔試驗(yàn)等。只要這些試驗(yàn)有足夠的代表性，可以作為巖土工程可靠的最終設(shè)計(jì)依據(jù)。由于設(shè)計(jì)參數(shù)和計(jì)算方法不精確性，原型觀測(cè)對(duì)于檢驗(yàn)巖土工程設(shè)計(jì)的合理性及監(jiān)測(cè)施工的質(zhì)量和安全，有特殊重要的意義。

四、概念設(shè)計(jì)

(一)概念設(shè)計(jì)的必要性

對(duì)巖土工程的概念設(shè)計(jì)，目前尚無(wú)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。狹義的概念設(shè)計(jì)可理解為框架設(shè)計(jì)；廣義的概念設(shè)計(jì)，是指設(shè)計(jì)思想．設(shè)計(jì)主導(dǎo)理念。一項(xiàng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣成敗，設(shè)計(jì)思想最為重要。巖土工程設(shè)計(jì)受諸多不確定因素的影響，單純的計(jì)算一般是不可靠的。因此，雖然巖土力學(xué)理論取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，計(jì)算方法和設(shè)計(jì)軟件不斷創(chuàng)新，但概念設(shè)計(jì)仍不可忽視。概念是一種思維方式，將認(rèn)識(shí)過(guò)程中感受到事物的共同特征抽象出來(lái)，加以概括，就是概念。所以概念反映的不是事物的表面，不是事物的片面，而是事物的本質(zhì)。概念設(shè)計(jì)要從總體上，從本質(zhì)上把握，對(duì)癥下藥，而不是單純某一經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用，不是單純的截面設(shè)計(jì)，承載力計(jì)算，變形計(jì)算之類(lèi)，更不是簡(jiǎn)單的直觀判斷。概念設(shè)計(jì)時(shí)；必須對(duì)原理有深刻的理解，有豐富經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，有靈活動(dòng)作的能力，從主導(dǎo)理念上總攬全局，牢牢掌握影響工程成敗的關(guān)鍵，關(guān)于實(shí)施效果有基本準(zhǔn)確的估計(jì)，不犯概念性錯(cuò)誤。概念創(chuàng)新設(shè)計(jì)則一定有總體上、本質(zhì)上的創(chuàng)新。

(二)安全和功能要求

巖土工程設(shè)計(jì)必須保證工程在使用期間的安全和滿足預(yù)定功能要求，一般包括下列方面：

1．在正常施工和正常使用條件下．能承受可能出現(xiàn)的各種作用。包括傳至基礎(chǔ)底面的結(jié)構(gòu)荷載，邊坡、基坑、地下工程的巖土壓力。地下水的靜水壓力和動(dòng)力壓力，必要時(shí)還要考慮地震作用，風(fēng)荷載、波浪作用等等。必須保證在各種作用發(fā)生時(shí)，工程具有足夠的安全度。

2．在正常使用條件下具有良好的工作性能。例如：對(duì)于建筑物地基，變形(沉降、差異沉降、傾斜、局部?jī)A斜)不得超過(guò)限值：對(duì)于基坑，變形不得危及鄰近建筑物及市政設(shè)施的安全；對(duì)于基坑地下水的控制，應(yīng)保證坑內(nèi)適宜正常施工作業(yè)，確保相鄰工程和周邊環(huán)境不被破壞等等。

3．在正常維護(hù)條件下具有足夠的耐久性。例如：對(duì)于長(zhǎng)期緩慢沉降的地基，應(yīng)考慮工程在整個(gè)使用年限內(nèi)均能滿足變形限制的要求：對(duì)于地下室的防水抗浮設(shè)計(jì)，應(yīng)按使用期間可能出現(xiàn)的最高水位設(shè)計(jì)；對(duì)于垃圾填埋場(chǎng)，其防滲襯層的材料和結(jié)構(gòu)，應(yīng)保證使用年限內(nèi)有效，不致老化、開(kāi)裂、滲漏；對(duì)于基坑，如需渡過(guò)雨季、冬季，應(yīng)保證雨季、冬季的安全；對(duì)于鄰近有重要工程的永久性邊坡，設(shè)計(jì)使用年限不應(yīng)低于受影響的相鄰工程的使用年限等等。

4．在偶然事件發(fā)生時(shí)或發(fā)生后，仍能保證必需的整體穩(wěn)定性。例如：某些高邊坡、圍堰、垃圾填埋場(chǎng)等，在發(fā)生罕遇地震時(shí)，可能發(fā)生破壞，但不致因整體失穩(wěn)而造成十分嚴(yán)重的后果(人的生命，重大經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影oR)。

5．在正常施工、使用和維護(hù)條件下．對(duì)環(huán)境的影響不超過(guò)限值；例如：施工噪音，強(qiáng)夯振動(dòng)，擠土效應(yīng)等對(duì)環(huán)境和鄰近工程的影響；降低地下水位造成區(qū)域降落漏斗的影響；在已有建筑物側(cè)旁開(kāi)挖，使既有建筑物產(chǎn)生附加變形，甚至威肋其安全：垃圾填埋場(chǎng)污染物泄漏和運(yùn)移造成環(huán)境污染等等。

(三)設(shè)計(jì)條件的概化

概化是將復(fù)雜的具體事物，通過(guò)科學(xué)方法，取其本質(zhì)，形成模型。模型不是實(shí)物，是實(shí)物的典型化．是分析和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。以地基設(shè)計(jì)為例，傳至基礎(chǔ)底面的壓力不應(yīng)大于地基的承載能力(包括強(qiáng)度和變形限值)。如果荷載和地基性能指標(biāo)都是確定性的，巖土是均勻的，問(wèn)題就很簡(jiǎn)單。但實(shí)際工程往往很復(fù)雜，首先是荷載，有永久荷載、可變荷載和偶然荷載，各種不同的荷載組合一基本組合、標(biāo)準(zhǔn)組合、準(zhǔn)永久組合等，設(shè)計(jì)時(shí)選取其中最合理的組合，就是對(duì)荷載的概化。其次是地基，嚴(yán)格地說(shuō)，地基都是不均勻的，巖土性質(zhì)具有時(shí)空變異性，需用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法求出它~f38g代表值，將地基條件概化為地質(zhì)模型。再次是如何考慮安全度，有容許應(yīng)力法和極限狀態(tài)法，有定值法和概率法，有安全系數(shù)和分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)。此外，必要時(shí)為了便于分析，又需要對(duì)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行概化處理。將復(fù)雜的客觀地質(zhì)條件準(zhǔn)確地概化為便于分析的地質(zhì)模型，是巖土工程概念設(shè)計(jì)的重要步驟。最簡(jiǎn)單的地質(zhì)模型，是一張帶有各層巖土特性指標(biāo)和地下水位的綜合柱狀圖或綜合地質(zhì)剖面圖。如果條件差別較大，則應(yīng)充分建立地質(zhì)模型。巖體內(nèi)存在極為復(fù)雜多變的破裂面，想要具體描述這些破裂面的分析和性狀是不可能的。于是有了結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀和分類(lèi)，結(jié)構(gòu)體的分類(lèi)，巖體完整性的分類(lèi)，巖體基本質(zhì)量的分級(jí)，各種圍巖的分級(jí)等等，都是某種概化的地質(zhì)模型。正確的概化應(yīng)注意兩方面：一是系統(tǒng)地占有原始數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)越豐富、越準(zhǔn)確、越有代表性，概化效果越好，但付出的成本也越高。二是概化萬(wàn)法的科學(xué)性和實(shí)用性，要抓住事物的本質(zhì)特性，針對(duì)影響工程安全和使用功能最關(guān)鍵的因素。

五、注意事項(xiàng)

(一)技術(shù)方法的適用性和有效性

方案的適用還是不適用，有效還是無(wú)效，是首先應(yīng)當(dāng)考慮的。例如，由于軟黏性土的透水性弱，孔隙水壓力難以消散，因此不宜采用強(qiáng)夯法加固，也不宜采用密集的擠土樁。密集擠土樁的擠土效應(yīng)造成斷樁、歪樁、浮樁的事故屢有發(fā)生。擋土墻背后的填土一般采用無(wú)黏性土，不采用黏性土，不僅是黏性土的壓實(shí)性不易控制，而且孔隙水容易積聚而增加土水壓力。所謂有效性，是指該方法能達(dá)到預(yù)期的效果。例如：建造在比較軟弱的地基土上，主樓與裙房連成一體的建筑，很難考慮采用天然地基或淺層地基處理。對(duì)變形要求嚴(yán)格的深基坑，如采用懸臂樁圍護(hù)，可能因變形超限而達(dá)不到預(yù)期效果。某種方法的有效性如何，顯而易見(jiàn)的可以通過(guò)直觀經(jīng)驗(yàn)判斷．直觀經(jīng)驗(yàn)難以判斷時(shí)，需通過(guò)驗(yàn)算作出結(jié)論。

(二)施工的可操作性和質(zhì)量的可控制性

優(yōu)秀的設(shè)計(jì)要有優(yōu)質(zhì)的施工才能成為現(xiàn)實(shí)。當(dāng)有多種工法可選時(shí)，應(yīng)盡量選用施工簡(jiǎn)單，便于操作，施工單位熟悉的有經(jīng)驗(yàn)的工法。設(shè)計(jì)得過(guò)于復(fù)雜，會(huì)降低施工的可操作性。巖土工程多為隱蔽工程，質(zhì)量的控制和檢驗(yàn)十分重要，挖孔樁的廣泛應(yīng)用，原因之一是質(zhì)量易于控制。有的工法雖有明顯的優(yōu)勢(shì)，但如質(zhì)量不易控制，也只得放棄。例如粉噴樁曾被一些地方封殺，不許使用，就是在于質(zhì)量不易控制。2002年版的建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，必須配有計(jì)量部門(mén)確認(rèn)的粉體計(jì)量裝置及攪拌深度自動(dòng)記錄儀，就是為了解決粉噴樁質(zhì)量的可控制性問(wèn)題。

(三)環(huán)境限制和負(fù)面影響

環(huán)境條件是巖土工程設(shè)計(jì)必須考慮的重要因素。環(huán)境條件越嚴(yán)，可選的方案越少。無(wú)論何種方案或工法，一般都是有優(yōu)點(diǎn)，有缺點(diǎn)，有其適用的一面，又可能有某些負(fù)面影響。例如：城市中不能采用噪音大的錘擊式預(yù)制樁和沉管式灌注樁；泥漿污染城市，某些注漿材料污染地下水：有些施工方法影響人體健康；地下開(kāi)挖和深基坑開(kāi)挖時(shí)，大量抽排地下水，嚴(yán)重浪費(fèi)寶貴的水資源，不符合可持續(xù)發(fā)展原則；降落漏斗使鄰近工程產(chǎn)生附加沉降等等。

(四)基本資料的完整性和可靠性

巖土工程設(shè)計(jì)應(yīng)有必備的基礎(chǔ)資料。但實(shí)際上，基礎(chǔ)資料不一定每個(gè)項(xiàng)目都十分完整和理想，概念設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分予以注意。例如巖溶發(fā)育地區(qū)地基條件十分復(fù)雜，除了威肋-工程穩(wěn)定的洞隙、土洞、塌陷外，基巖面高低不平，變化無(wú)常，雖一柱一孔，也不能完全71各基巖面查得清清楚楚。這就要求在此基礎(chǔ)上做的巖土工程設(shè)計(jì)留出必要的余地，以備施工勘察時(shí)根據(jù)具體情況補(bǔ)充必要的處理措施，對(duì)方案作必要的局部調(diào)整。確定天然地基、復(fù)合地基、樁基的承載力是個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，載荷試驗(yàn)被認(rèn)為是比較可靠的方法，但并非每個(gè)工程都能做到。有些工程仍需要根據(jù)土性和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)t

六、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和應(yīng)急措施

由于地質(zhì)條件和巖土參數(shù)不易弄清，巖土工程設(shè)計(jì)常常不能一步到位，事先的定量計(jì)算只是一種估只有原型實(shí)測(cè)才最可靠。因此，需與信息化施工配合，進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)原則已在邊坡設(shè)計(jì)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，基坑設(shè)計(jì)，堤壩設(shè)計(jì)，地下工程設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的基本方法是：根據(jù)已經(jīng)掌握的數(shù)據(jù)估計(jì)算一個(gè)預(yù)測(cè)目標(biāo)，例如位移(正演)。施工過(guò)程中利用現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)反演設(shè)計(jì)參數(shù)，再用反演所得的參數(shù)正演目標(biāo)，如此反復(fù)，一次比一次更趨正確，在這個(gè)過(guò)程中，還可以通過(guò)“施工勘察”核查地質(zhì)條件，調(diào)整設(shè)計(jì)方案和施工程序，保證工程安全和經(jīng)濟(jì)，并滿足所有預(yù)定功能，即包括預(yù)定功能要求、安全性和耐久性要求、投資和工期的經(jīng)濟(jì)性要求等三個(gè)方面。