岩土工程施工,地基基础工程,桩基工程
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岩土工程概念设计的必要性

2019-07-18

1.岩土工程概念的形成与发展

概念是反映对象的本质属性的思维形式。科学认识的成果,都是通过各种概念来加以总结和概括的。概念不是永恒不变的,而是随着社会历史和人类认识的发展而变化的。岩土工程概念,是随着人们对岩土体性状的认识,以及工程地质学、水文学、岩土力学、支护形式与支护作用原理,工程设计理论与方法等新成就逐步形成与发展的。由于法规总是滞后于科学新成就.因而新旧概念,往往是长期交错、并存使用的。

岩土工程施工,地基基础工程,桩机工程

2.概念设计

(一)概念设计的必要性

对岩土工程的概念设计,目前尚无统一的认识。狭义的概念设计可理解为框架设计;广义的概念设计,是指设计思想,设计主导理念。一项设计的优劣成败 ,设计思想最为重要。岩土工程设计受诸多不确定因素的影响,单纯的计算一 般 是不可靠的。所以概念反映的不是事物的表面,不是事物的片面,而是事物的本质。概念设计要从总体上,从本质上把握,对症下药,而不是单纯某一经验的应用 ,不是单纯的截面设计,承载力计算,变形计算之类,更不是简单的直观判断。概念设计时;必须对原理有深刻的理解,有丰富经验的总结,有灵活动作的能力,从主导理念上总揽全局,牢牢掌握影响工程成败的关键,关于实施效果有基本准确的估计,不犯概念性错误。概念创新设计则-定有总体上、本质上的创新。

(二)安全和功要求

岩土工程设计必须保证工程在使用期间的安全和满足预定功能要求,一般包括 下列方面:

( 1)在正常施工和正常使用条件下,能承受可能出现的各种作用。包括传至基础底面的结构荷载,边坡、基坑地下工程的岩土压力,地下水的静水压力和动力压力,必要时还要考虑地震作用,风荷载波浪作用等等。必须保证在各种作用发生时工程具有足够的安全度。

( 2 )在正常使用条件下具有良好的工作性能。例如:对于建筑物地基,形(沉降、差异沉降、倾斜、局部倾斜)不得超过限值:对于基坑,变形不得危及邻近建符物及市政设施的安全;对于基坑地下水的控制,应保证坑内适宜正常施工作业,确保相邻工程和周边环境不被破坏等等。

(3 )在正常维护条件下具有足够的耐久性。例如:对于长期缓慢沉降的地基, 应考虑工程在整个使用年限内均能满足变形限制的要求:对于地下室的防水抗浮设计,应按使用期间可能出现水位设计;对于垃圾填埋场,其防渗衬层的材料和结构,应保证使用年限内有效,不致老化、开裂、渗漏:对于基坑,如需渡过雨季、冬季,应保证雨季、冬季的安全 ;对于邻近有重要工程的边坡, 设计使用年限不应低于受影响的相邻工程的使用年限等等。

(4 )在偶然事件发生时或发生后,仍能保证必需的整体稳定性。例如:某些高边坡、围堰、垃圾填埋场等,在发生罕遇地震时,可能发生破坏,但不致因整体失稳而造成十分严重的后果(人的生命,重大经济损失和社会影响)。

(5) .在正常施工、使用和维护条件下,对环境的影响不超过限值;例如:施I噪育, 强务振动,挤土效应等对环境和邻近工程的影响:降低地下水位造成区城降落漏斗的影响:在已有建筑物侧旁开挖,使既有建符物产生附加变形,甚至威胁其安全:垃圾填埋场污染物泄漏和运移造成环境污染等等。

(三)设计条件的概化

概化是将复杂的具体事物,通过科学方法,取其本质,形成模型。模型不是实物,是实物的典型化,是分析和设计的基础。以地基设计为例,传至基础底面的压力不应大于地基的承载能力(包括强度和变形限值)。如果荷载和地基性能指标都是确定性的,岩土是均匀的,问题就很简单。但实际工程往往很复杂,首先是荷载,有荷载可变荷载和偶然荷载,各种不同的荷载组合基本组合、标准组合等, 设计时选取其中最合理的组合,就是对荷载的概化。其次是地基,严格地说,地基都是不均匀的,岩土性质具有时空变异性,需用数理统计方法求出它们的代表值,将地基条件概化为地质模型。再次是如何考虑安全度,有容许应力法和极限状态法,有定值法和概率法,有安全系数和分项系数表达。此外,必要时为了便于分析,又需要对基础和上部结构的刚度进行概化处理。将复杂的客观地质条件准确地概化为便于分析的地质模型,是岩t工程概念设计的重要步骤。最简单的地质模型,是一张带有各层岩 t特性指标和地下水位的综合柱状图或综台地质剖面图。如果条件差别较大,则应充分建立地质模型。岩体内存在极为复杂多变的破裂面,想要具体描述这些破裂面的分析和性状是不可能的。于是有了结构面的产状和分类,结构体的分类,岩体完整性的分类,岩体基本质量的分级,各种围岩分级等等,都是某种概化的地质模型。正确的概化应注意两方面:一是系统地占有原始数据。原始数据越丰富 .越准确.越有代表性,概化效果越好,但付出的成本也越高。二是概化方法的科学性和实用性,要抓住事物的本质特性,针对影响工程安全和使用功能最关键的因素。

(四)设计原理的科学性

设计原理、计算方法、控制数据,是岩土工程设计的三大要素。其中,设计原理最为重要,也是概念设计的核心,必须牢牢掌握。掌握设计原理就是掌握科学概念。概念不是直观的感性认识,不是分散的具体经验,而是对事物属性的理性认识,是从分散的具体经验中抽象出来的科学真理。我们学习科学知识,最重要的就是学会掌握这些概念。解决工程问题时,概念不清,往往只见现象,不见本质,凭直观的局部经验处理问题。概念错了,可能犯原则性的错误。 概念清楚的人,能透过现象,看到本质, 举- 反三,能自觉地运用理论和经验。对于岩土工程设计,力学原理、地质演化的科学规律,岩t性质的基本概念,地下水的渗流和运动规律,岩土与结构的共同作用等等,都是我们常用的科学原理,设计时必须牢记。

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