探讨岩土工程安全度的表达方法
- 格式:doc
- 大小:28.50 KB
- 文档页数:4
关于岩土工程设计安全度1工程安全度的表达;(1)容许应力法(allowable stress method)容许应力法是在正常使用条件下,构件(岩土)强度有一定储备,变形能满足要求,安全度隐含其中,不需要知道极限承载能力.荷载和抗力的取值都是定值,建立在经验的基础上.(2)总安全系数法(single safety factor method)总安全系数法也称单一安全系数法,也是将设计变量视为非随机变量,用总安全系数表达,即在承载能力上根据经验打一个折扣,作为安全储备.(3)概率极限状态法(probability limit state method)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,这个特定状态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.极限状态法是将结件(岩土)置于极限状态考察,找到达到极限状态(承载能力、变形)时的抗力.无论作用(荷载)还是抗力,客观上都是随机变量,将设计变量视为随机变量,对作用、抗力、安全度进行概率分析,按失效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,这种设计方法称为概率法.国际上通常将概率极限状态法划分为三个水准;即水准I、水准Ⅱ和水准Ⅲ.目前普遍采用的是水准Ⅱ即近似概率法,以可靠指标β为安全量度指标,用分项系数表达.分项系数可以简单理解为多项安全系数,与总安全系数不同,安全系数分别打在各项荷载、各项抗力上.以上只是简单理解,不是严格定义.2岩土工程的安全度问题由上可知,容许应力法最粗糙,也最简单;概率极限状态法最精细,也最复杂.自从《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84)和《工程结构可靠度设计统一标准》(GB50153-92)发布以后,对结构规范和岩土规范的制订和修订影响很大.结构规范早已普遍采用了概率极限状态法,用分项系数表达;岩土工程由于固有的复杂性和研究积累的不足,至今未能普遍采用.目前是多种方法混用,一般涉及结构设计(如基础、桩身、支撑结构)时采用概率极限状态法,用分项系数表达;涉及地基承载力时用容许应力法;涉及稳定分析时用总安全系数法.因此,同一工程的计算,可能用不同的安全度表达方法,不同的安全度表达采用的荷载和抗力也不一样.由于各本规范的编制组对安全度的理解不同,同一概念可能有不同的术语,同一术语可能有不同的含义,极易造成执行者的误解,专家都可能掉入陷阱,应予充分注意.我说的“不要乱猜”,就是这个意思.3对特征值和标准值的理解对地基承载力,我国长期习惯于容许应力法.《建筑地基基础设计规范》早期称地基容许承载力,《89规范》称承载力标准值,但名不符实,并无概率意义,仍是容许值.后来改称特征值,其实还是容许值.攺来改去,实质不变,换汤不换药,只是取值有些变化.有些专家反对这个术语,高大钊教授说,特征值本是泛用术语,现在专门化了,不妥;程懋堃大师在主编《北京地基基础勘察设计规范》时,坚决不用特征值,用标准值,但这个标准值并非上述意义的标准值,并无概率意义,等同特征值.我个人想法,叫“容许值”最贴切,不会被误解,但大家不赞成,大概觉得太“旧”了,太“直”了,太“土”了.标准值是构件或岩土性能参数的基本代表值,通过概率统计计算,取概率分布的某一分位数,一般对强度取0.05分位数,即风险率为5%.因此,标准值是有概率意义的.但实际上,并非每本规范都是这样,故岩土工程师在执行某规范时,必须充分理解该规范对标准值的具体规定,以免发生误解.需要说明的是,概率极限状态法虽然精细,但工程经验仍需尊重,故制订规范时,分项系数需用工程经验“校准”;土的抗剪强度标准值用公式计算,但可结合经验调整,给出建议的标准值.。
岩土工程中安全系数和可靠度的探讨【摘要】简单的可靠度分析方法不需要复杂的理论和难懂的术语, 仅仅在常规分析的基础再向前一步,就可以在日常岩土工程实践中应用。
简单的可靠度分析不仅能够评价计算中参数不确定性带来的综合影响,而且还为常规分析提供了有益的补充。
可靠度分析所需要的附加数据—标准差—可以使用与常规分析相同类型和数量的数据获得。
该方法的简单和实用性通过稳定计算实例得到了验证。
1 简介在常规岩土工程实践中使用基于经验的安全系数是合乎逻辑的。
然而,通常在同一类应用中,如长期边坡稳定,使用相同的安全系数值,而忽略了问题的不确定性。
在规范或习惯中,常将同一个安全系数应用于不确定性变因素化很大的不同条件,这样就不太合理了。
可靠度计算能够估计不确定因素的综合效果,以及区分不确定性的相对大小。
虽然有这么多的优点,但是可靠度方法在日常岩土工程中使用的还很少。
这主要有两个原因:首先, 大多数岩土工程师不太熟悉可靠度理论的术语和概念;其次,人们常常误以为可靠度理论在绝大多数情况下需要更多的数据、时间和努力。
Christian等(1994)、Tang(1999)和其他一些学者已经将可靠度理论解释得非常清楚,而且还介绍了许多精彩的在岩土工程中的应用实例。
本文的主要目的在于说明可靠度能够以最简单的方式应用于岩土工程实践,而不需要额外的数据、时间和努力。
只要使用与常规分析中相同类型和数量的数据,就可以进行近似但却十分有效的可靠度分析。
如果采用相同类型的数据、判断和简化,简单可靠度分析的结果将和常规确定性分析的结果精度一致。
由于两种方法精度一致,因此可以互为补充和提高。
在这里并不是夸大可靠度分析而抛弃安全系数分析方法,而是建议同时使用两种方法。
本文描述的简单可靠度方法与安全系数方法相比只需要很少一点点的额外努力,就可以为分析提供相当可观的结果。
2 实例一挡土墙的稳定混凝土悬臂式挡土墙位于粉砂层上,墙后回填碾压粉砂,如图1所示。
岩土工程勘察的风险控制摘要:在岩石工程勘察的过程中,岩土体自身的不确定性与人类对其认知的不确定性是岩石工程勘察中存在的两大主要不确定性因素。
工程师们应该针对这两大不确定性因素将风险控制在一定的范围内。
本文着眼于岩土工程勘察的风险控制管理点,首先对岩土工程勘察的概念进行分析,其次阐述了岩土工程勘察的分析方法,并且提出岩石工程安全度的表达方法,希望能够给相关的工作者带来一定的帮助。
关键词:岩土工程;勘察;不确定性;风险控制引言在岩土工程勘察工作中,能够分析风险并且将风险控制在合理的范围内对工程进度的推进与工程质量的保证具有不同寻常的意义。
为了确保岩石工程能够快速的发展,下文对岩土工程勘察的风险控制做出详尽的分析。
一、岩土工程勘察的相关概念岩土工程是一项集勘察、设计、施工、监测于一体的系统性工作。
岩土工程的相关工程师主要研究的问题:根据施工的目的以及施工地点的地质条件,结合施工的需要和安全方面的注意事项,建造出一项合乎要求的工程,并基于该项工程建设的过程中解决所遇到的技术性的问题。
1.1岩土体岩土体是岩土工程勘察的对象,它的不确定性主要体现在两个方面:岩土体自身的不确定性和人类对其认知的不确定性。
其中,岩土体自身的不确定性主要体现在岩土分界不明显和垂向上的变异自然且不可控方面;人类对岩土体认知的不确定性主要体现在岩土参数的不确定性方面。
在勘察中样本的随机分布,也是岩土工程中一个不可控制的变数。
根据岩土工程学的功能函数,通过控制其中的基本变量,不仅可以达到控制管理工程勘察风险的目的,而且可以将整个样本估值的误差降到最小,进而使勘察成果达到最佳的水平。
1.2地基承载力地基承载力可以根据安全系数法和容许应力法求得。
在实际的应用中,还有很多的方法求地基承载力。
在考虑多种因素后,合理的控制误差,使其低于10%,通过这种方式可以有效地避开风险。
地基的承载力主要风险控制管理的环节是解决岩土体自身的不确定性和人类对岩土体认知的不确定性。
岩土工程施工安全岩土工程是指利用土、岩石等地下材料进行建筑、基础工程、交通工程等方面的施工。
因其工程所涉及的地质和土壤条件各异,施工安全问题备受关注。
本文将从安全管理、事故预防、人员培训等多个方面探讨岩土工程施工的安全性。
一、安全管理岩土工程施工安全管理是保障施工人员及工程质量的重要环节。
一方面,施工单位应完善安全管理制度,制定操作规范,强化岗位责任制,确保施工过程中各项工作有序进行。
另一方面,工程监理单位应加强对施工场地的监督检查,及时发现问题并提出解决方案,确保施工现场的安全稳定。
同时,政府有关部门也应加强对岩土工程施工的监管措施,对施工单位进行全面的安全评估和审核。
二、事故预防岩土工程施工可能面临诸多危险因素,如地质灾害、坍塌事故等。
为预防事故的发生,施工单位应制定详细的工作方案和风险评估报告,在施工前对施工环境进行全面调查,并制定相应的防护措施。
同时,应采用高科技手段,如地质勘探、无损检测等技术手段,对工程地质条件进行综合评估,提前发现潜在安全隐患,并及时采取相应的应对措施。
三、人员培训岩土工程施工是一项技术密集型工程,对施工人员的技术素质要求较高。
施工单位应加强对工人的培训和岗位技术交底,确保施工人员具备相应的操作能力和技术知识。
同时,施工单位还应加强对工人的安全培训,普及安全生产知识,提高工人的安全意识和自我防护能力。
此外,施工单位应定期组织安全培训和演练,加强安全意识的教育,提高应急反应和处理事故的能力。
四、应急预案岩土工程施工过程中,难免会发生突发事故。
因此,施工单位应制定完善的应急预案,明确各级责任人员的职责和任务,确保在事故发生时能够及时、迅速地采取应对措施。
同时,还应配备必要的应急救援设备和器材,并组织相关人员进行应急演练,提高应急处理的能力和水平。
结论岩土工程施工安全是确保工程质量和人身安全的重要环节。
通过完善安全管理制度、加强事故预防、加强人员培训和制定应急预案等措施,能够有效提高岩土工程施工的安全性。
岩土工程施工中的安全问题解决措施探讨戴晓波江苏科信岩土工程勘察有限公司江苏南京211500摘要:随着我国经济的快速发展,岩土工程建设项目与日俱增,岩土工程施工安全问题越来越突出。
岩土工程施工安全是 一个复杂的系统工程,中间任何一个环节没有做好都可能酿成巨大的事故。
本文详细分析了岩土工程施工中的安全问题,并提出 了一些意见。
关键词:岩土工程;特点;施工管理;安全工程技术______________________________________________________________________________________科技风2〇17年I2月D 01:10.19392/j . cnki . 1671-7341.2017250701岩土工程施工的特点% 1)不确定性。
首先,在岩土工程勘察报告中,场地数据不 足难以让我们了解场地岩土的全部性能;其次,在施工过程中 容易改变岩土存在环境,其性能参数和结构也易随环境而改 变;再次,岩土的结构及性能改变后,肯定对施工过程造成影 响。
我们没有办法将施工现场的所有情况都了解清楚,故工程 施工时在对岩土性质及其变化了解不全的情况下进行。
现场 施工难度的增加,受现场不确定因素影响,现场工艺参数的调 整,甚至是现场工艺的改变,都是没法规避的。
我们只能根据 在施工过程中得到的原位和现场监测数据进行岩土结构和性 能参数分析,并结合分析结果对施工设计和施工流程进行优化 和改进,这种信息化施工方式是处理此类问题的重要办法。
%2)区域性。
岩土性质因各地自然条件的不同而不同。
随 着土质的应力应变关系变化,其设计参数、工程处理目的、施工 办法、抗剪强度指标及压缩性指标都不尽同。
比如,重庆重选 山区岩石,太原重选能解决湿陷性的黄土,上海则重选软土。
%()隐蔽性。
岩土中隐蔽施工包括桩基、锚杆、地下连续 墙、地基处理等,在隐蔽条件下,工程施工后的运行工作,我们 不容易发现隐患问题,一旦出现异常,现场情况的判断和处理 难度系数都非常大,且在问题得到解决后还需要用时间来佐 证。
岩土工程的安全系数岩土工程的安全性是指在使用期限内,岩土工程满足设计要求和使用要求的能力。
在设计岩土工程时,需要考虑各种因素,如地质地形、荷载特征、环境因素以及材料性质等。
然后通过合理的设计参数和结构形式等实施建设,从而确保工程的安全性和可靠性。
岩土工程的安全系数是指工程所承受的荷载与相应的承载能力之间的比值,也称为抗力系数或稳定系数。
工程的安全系数越大,表示工程越安全可靠。
岩土工程的安全系数的计算分为三个步骤:首先,根据工程的使用条件和质量要求,确定工程的设计要求;其次,通过对工程的荷载特性、土质性质、地形地理环境等方面的分析,确定工程的设计参数;最后,利用岩土工程设计中的力学原理计算出工程的安全系数。
在岩土工程的设计中,安全系数的大小根据实际情况需加以调整。
根据设计标准和代码规定,安全系数的大小应根据工程的重要性、尺寸、土质条件、荷载特性、地形地理环境等因素确定。
一般来说,岩土工程的安全系数为1.5~3.0,其中1.5为极限状态安全系数,3.0为可控状态安全系数。
在实际工程中,岩土工程的安全系数应符合设计标准和代码要求。
如果安全系数过小,说明工程存在严重的安全隐患,应及时采取相应的加固措施或重新设计。
如果安全系数过大,则意味着工程存在过度设计,将浪费资源,造成社会不必要的浪费。
岩土工程的安全系数是工程设计中的重要参数之一。
设计时,应充分考虑工程的实际情况,合理确定安全系数大小。
在工程施工和使用过程中,应定期检查和维护,确保工程的安全性和可靠性。
同时,也应加强质量管理和工程监测等工作,不断提高岩土工程的建设和管理水平,为人民群众提供更加安全可靠的工程服务。
岩土工程施工中的安全预警与处理措施第一部分:岩土工程的背景与意义岩土工程是一项重要的土地利用工程,其施工涉及到土地的稳定性和安全性问题。
岩土工程的施工过程中存在着一些安全隐患,需要及时进行预警和处理。
本文将围绕岩土工程施工中的安全预警与处理措施展开论述。
第二部分:安全预警的重要性安全预警是岩土工程施工中不可或缺的一个环节。
施工过程中,如果不及时预警危险情况,就会给工程造成严重的损失,甚至危及人员的生命安全。
安全预警可以提前发现施工中可能存在的问题,避免事故的发生,保障工程的顺利进行。
第三部分:安全预警的方法和手段安全预警可以通过多种方法和手段实施。
其中包括但不限于:现场巡视检查、监控设备、测量仪器、数据分析等。
现场巡视检查可以通过工程师的实地考察,发现潜在的风险点。
监控设备可以通过在施工现场设置摄像头等设备,及时观测到施工现场的情况。
测量仪器可以通过地质勘测、土壤检测等手段,及时监测土地的变化情况。
数据分析可以通过对实测数据进行处理和分析,发现可能存在的异常情况。
第四部分:安全预警的指标与阈值安全预警需要有一定的指标和阈值来进行判断和分析。
比如,土地的位移、应力值和变形等参数可以作为判断指标,通过设定合理的阈值来进行预警。
不同类型的岩土工程施工,对应着不同的指标和阈值,需要根据具体情况进行设置。
第五部分:安全预警后的处理措施安全预警后,需要及时采取相应的处理措施。
处理措施可以包括但不限于:停工整改、加固措施、疏散人员等。
停工整改是指在发生安全预警后,及时暂停施工,对存在问题的部分进行整改和修复。
加固措施可以通过增加钢筋和混凝土等材料,提高土地的稳定性。
疏散人员是指在危险情况下,将工程内的人员安全撤离,确保其生命安全。
第六部分:安全预警技术的发展与应用随着科技的进步,安全预警技术也在不断发展和应用。
目前,一些先进的岩土工程施工中已经开始应用无人机、遥感技术等,来进行安全预警和监控。
无人机可以通过空中拍摄,对工程进行全面的观测和数据采集。
岩土工程施工安全保证措施随着我国社会经济的快速发展,基础设施建设越来越完善,岩土工程施工项目也日益增多。
然而,岩土工程施工过程中存在诸多安全风险,如何确保施工安全成为当务之急。
本文从组织管理、技术措施、施工现场管理等方面探讨岩土工程施工安全保证措施。
一、组织管理措施1. 建立健全安全生产责任制。
明确各级管理人员、班组长和作业人员的安全生产职责,确保安全生产任务分解到人、落实到岗。
2. 加强安全培训。
对施工人员进行定期的安全知识培训和技能培训,提高施工人员的安全意识和安全操作能力。
3. 制定完善的应急预案。
针对施工现场可能发生的安全事故,制定应急预案,组织定期演练,提高应对突发事件的能力。
4. 加强安全检查。
项目负责人要定期对施工现场进行安全检查,发现问题及时整改,确保施工现场安全。
二、技术措施1. 科学合理的工程设计。
根据工程实际情况,充分考虑地质条件、环境因素等,制定科学合理的施工方案和工艺流程。
2. 严格遵循施工规范。
施工过程中要严格遵守国家相关法律法规、行业标准和施工规范,确保施工安全。
3. 采用先进的安全防护设施。
根据施工现场实际情况,选用先进、适用、可靠的安全防护设施,降低施工安全风险。
4. 施工过程中的监测与控制。
对施工现场进行实时监测,及时掌握施工现场的动态,发现问题及时处理,确保施工安全。
三、施工现场管理措施1. 现场布置合理。
合理规划施工现场,确保施工现场道路畅通,施工设备、材料摆放整齐,现场秩序井然。
2. 严格执行施工现场管理制度。
加强施工现场管理,严格执行施工现场各项规章制度,确保施工现场安全。
3. 防护设施完善。
根据施工现场实际情况,设置符合安全要求的防护设施,如安全网、防护栏杆、警示标志等。
4. 环境保护措施得力。
在施工过程中,加强环境保护,严格执行环保法规,确保施工现场环境整洁。
总之,岩土工程施工安全保证措施是确保施工安全的重要手段。
只有通过组织管理、技术措施和施工现场管理等多方面的努力,才能确保岩土工程施工安全,实现工程项目的顺利推进。
岩土工程勘察安全标准岩土工程勘察是工程建设中至关重要的一环,其安全标准的制定和执行对工程的质量和安全性有着重要的影响。
岩土工程勘察安全标准的制定不仅需要充分考虑工程建设的特点和要求,还需要结合实际情况,科学合理地制定相应的标准和规范。
本文将从岩土工程勘察的安全意识、安全管理和安全技术等方面进行探讨,以期为岩土工程勘察安全标准的制定和执行提供一些参考和借鉴。
首先,岩土工程勘察的安全意识至关重要。
勘察人员应牢固树立安全第一的思想,时刻将安全放在首位,不断增强安全意识。
在工作中要严格执行相关的安全操作规程,严禁违章操作,加强安全教育和培训,提高全员的安全素养。
同时,要建立健全的安全管理体系,明确各岗位的安全责任,加强安全监督和检查,及时发现和纠正安全隐患,确保勘察作业的安全进行。
其次,岩土工程勘察的安全管理是保障工程安全的重要环节。
在勘察过程中,要严格按照相关的安全规范和操作规程进行作业,做好勘察作业的安全防护工作。
对于可能存在的危险源和安全隐患,要及时采取有效的措施进行控制和消除,确保勘察作业的安全进行。
同时,要建立健全的安全管理制度,做好安全记录和事故统计工作,及时总结经验教训,不断完善安全管理工作,提高工作的安全水平。
最后,岩土工程勘察的安全技术是保障工程安全的有力保障。
在勘察作业中,要合理选择和使用安全可靠的勘察设备和工具,确保设备的正常运行和安全使用。
对于复杂、危险的勘察作业,要制定详细的安全操作方案,采取有效的安全技术措施,确保勘察作业的安全进行。
同时,要加强安全技术研究和推广应用,不断引进和开发安全技术装备,提高勘察作业的安全水平。
总之,岩土工程勘察的安全标准的制定和执行对工程的质量和安全性有着重要的影响。
只有不断加强安全意识,健全安全管理,提高安全技术水平,才能有效保障岩土工程勘察作业的安全进行,为工程建设的顺利进行提供有力保障。
希望相关部门和单位能够高度重视岩土工程勘察的安全问题,加强安全标准的制定和执行,共同为工程建设的安全和可持续发展贡献力量。
岩土工程中安全系数和可靠度的探讨岩土工程中安全系数和可靠度的探讨岩土工程是工程领域中的一个重要分支,它与土壤和岩石有关。
在岩土工程中,安全系数和可靠度是两个重要的概念。
它们都涉及到工程的安全性和可靠性,因此在岩土工程中占据了重要的地位。
本文将从这两个方面分别进行探讨。
一、安全系数在岩土工程中,安全系数是指设计承载力与某种极端荷载状态下允许承载力之比。
它是工程设计中的一个重要指标,用来保证工程的安全性。
安全系数的大小决定了土壤或岩石承载能力与实际荷载之间的差距。
一般来说,安全系数越大,工程的安全性就越高。
根据岩土工程的经验,安全系数一般在1.5以上。
安全系数会受到许多因素的影响,其中最重要的因素是土壤或岩石的特性。
不同类型的土层或岩石有不同的强度和变形特性,因此其安全系数也会有所区别。
此外,地震和其他自然灾害也会对安全系数产生影响。
在一些地震易发地区,工程设计人员一般会考虑地震影响,增加土壤或岩石的安全系数,以提高工程的抗震性。
在进行岩土工程设计时,需要根据实际情况确定不同载荷状态下所需的安全系数。
对于某些工程,如水坝、桥梁等大型工程,其安全系数要求通常较高,以确保工程的长期安全性。
因此,在进行岩土工程设计时,安全系数是一个十分重要的参数,它直接关系到工程的长期稳定性和安全性。
二、可靠度可靠度是评价工程可靠性的一个重要指标。
在岩土工程中,可靠度一般是指当土壤或岩石受到极端荷载时,工程所能承受的最大应力与该荷载的比值。
可靠度越高,工程的可靠性就越高。
可靠度的计算需要考虑很多因素,如土壤或岩石的强度、变形特性、荷载作用时间等。
因此,在进行可靠度计算时,需要进行详细的土层或岩石特性测试以及荷载试验。
通过综合考虑这些因素,可以得到较为准确的可靠度评估。
与安全系数相比,可靠度评价更加全面。
它不仅考虑到了工程设计的荷载状态,还考虑到了土壤或岩石的实际特性。
因此,在进行工程设计时,需要综合考虑安全系数和可靠度两个因素,以确保工程的长期稳定和安全。
岩土工程中安全系数和可靠度的探讨岩土工程中安全系数和可靠度的探讨岩土工程是一门涉及自然岩石和土壤工程性质和工程应用的学科。
岩土工程中,安全系数和可靠度是两个重要的概念。
在设计、施工和运营阶段,安全系数和可靠度的作用十分关键。
本文将探讨岩土工程中安全系数和可靠度的含义、计算方法以及在工程实践中的重要性。
一、安全系数的含义及计算方法安全系数指的是在一定的抗力条件下,支持荷载和抵抗荷载之间的比值。
换而言之,安全系数是指结构或土体支撑的能力与支撑所需的力之间的比例。
安全系数的大小直接影响到结构或土壤的稳定性,也是评价抗震和承受其他自然灾害的重要指标。
在岩土工程中,可以通过多种方法计算安全系数。
通常采用极限平衡分析法和有限元分析法。
其中,极限平衡法是一种较为传统的方法,通常适用于测量和分析复杂结构和地形的情况。
该方法基于一些稳定准则,如平衡条件、摩擦条件、上倾条件等,来计算荷载、支持条件和耐久性之间的平衡关系。
而有限元分析法可以更好地模拟简单和复杂的结构和材料,并且可以执行更多的分析类型,如水力、渗透和热力分析等。
在进行安全系数评估时,要注意相关条件的选择和合适的安全系数的确定。
此外,岩土工程中安全系数应该满足相应的安全标准和规定。
二、可靠度的含义及计算方法可靠度指的是岩土基础结构或地基在一定抗力条件下保持稳定性的概率。
在设计和操作阶段,稳定性的评估是至关重要的。
可靠度的概念是研究结构在一定环境下能够成功运营的可靠性。
在可靠度分析中,通常采用可靠度指标(RBI)来衡量风险和可靠性。
可靠度指标是一种基于统计概率的方式,用于评估结构的运营稳定性。
它包括了所有可能的故障和失误,考虑了结构系统的不确定性和可变性,使得可靠度分析更加全面和科学。
在进行可靠度分析时,需要收集充分的气象、土壤和结构数据,并考虑各种负载和冲击条件。
基于得到的数据,可以采用Monte-Carlo方法、随机过程方法、高斯方法和泊松方法等进行可靠度分析。
岩土工程安全与稳定性分析技术研究岩土工程安全是指在生产、建设过程中,保证岩土工程的安全性,防止出现岩土工程灾害的现象。
而稳定性则是指岩土工程在物理力学上的性质,保证工程的稳定性是工程建设的基础。
在岩土工程的建设中,安全性和稳定性是两个不可分割的概念。
因此,开展岩土工程安全与稳定性分析技术研究具有重大的现实意义。
一、岩土工程安全分析技术岩土工程安全分析技术是为了研究岩土地质特征和工程建设特点的基础上,分析工程的可靠性和安全性,确保岩土工程的安全建设。
目前,常用的岩土工程安全分析技术主要包括有限元分析、软件模拟和实际试验等。
有限元分析是一种常见的数值计算方法,对于建筑物、桥梁等工程结构的应力应变分析有着广泛的应用。
在岩土工程安全分析中,有限元分析也是一种十分重要的方法。
其通过对岩土体的数学模拟,计算出岩土体的应力和应变分布,并分析出岩土体在受力条件下的稳定性。
有限元分析技术的优势在于可以模拟岩土体的各种受外力的情况,并对不同的受力状态下的岩土体进行分析和比较,使得工程师们对岩土工程的安全性有更加客观、全面的认识。
软件模拟技术是目前应用非常广泛的技术,可以有效地对工程建设过程中的各种情况进行分析。
在岩土工程安全分析中,软件模拟技术可用于模拟岩土体在遭受不同载荷时的变形和破坏情况,以及在不同地质条件下的稳定性分析等。
这种技术除了可以明确计算出岩土体所承受的荷载范围外,还可以分析出破坏的程度及其破坏时的特征,对于岩土工程设计的可靠性和建设的安全性有着重要的作用。
实际试验是验证岩土工程安全性和可靠性分析计算结果的一种方法。
实际试验包括室内模型试验和现场大型试验两种。
室内模型试验是在实验室中,通过实验模拟岩土体所受外力来获取相应的物理信息,时已成为验证岩土工程可行性的重要手段之一。
现场大型试验则是在现场对工程进行大规模的测试,将结果和预测情况进行比较,以验证分析研究的准确性和可靠性。
实际试验可以对岩土工程安全性进行准确的评估,为岩土工程建设的安全提供重要的支持。
浅析岩土工程设计安全度计算方法与实用【摘要】本文讨论了地基基拙设计规范米用概率机限状态设计原则的技术关键;探讨了随机场理论在地基基础设计中应用的可行性;比较了计算相关距离的几种方法; 关于相关距离的研究仅仅是开始,对它的测定、分析方法尚有待完善;希望有更多的同行参加这一工作,积累各地区、各类土的经验数据,为岩土工程概率极限状态设计方法的实用化与标准化创造条件。
【关键词】岩土工程设计;安全指标;地基基砂设计1 前言八十年代,我国建筑结构工程设计发生了重大的变化,国家标准《建筑结构设计统一标准》采用了概率极限状态设计方法,以分项系数描述的设计表达式代替原来的用总安全系数描述的设计表达式。
根据统一标准的规定,建筑系列的结构规范、抗震规范和地基基础规范都应采用这一设计原则。
我国研究岩土工程的可靠性问题是从八十年代初才开始的,又未能及时得到有关部门的支持与资助,再加上研究岩土设计参数的概率特性比建筑材料要困难得多,需要做大量的测试与分析工作,积累足够的数据与经验,这些都需时间和条件,,在八十年代中期尚难以成熟到可以纳入规范。
因此国标《建筑地基基础设计规范一》(GBJ7一89) 在当时也不可能采用概率极限状态设计方法,但主管部门在审批这本规范时要求必须与统一标准术语一致,因而在规范中也出现了地基承载力标堆值与设计值的名词术语,将用地基承载力表查得到并经修正的值称为标准值,经深宽修正后的值称为设计值。
国际发展趋势来看,土木工程设计方法正经历着深刻变化与发展,其特点是引入概率极限状态设计原则,采用以荷载分项系数、抗力分项系数描述的设计表达式。
岩土工程设计也同样面临着设计技术进步的间题,岩土工程勘察必须与设计衔接协调,设计参数的测试与分析,代表性参数的选用,岩土工程评价分析都应适应这一技术进步的形势,与土木工程设计方法协同发展。
由于岩土工程领域的可靠性研究滞后于上部结构,又由于岩土工程问题的特殊性,技术贮备不足以适应标准化的要求,使矛盾更加突出。
探讨岩土工程安全度的表达方法
摘要:我国现行的结构设计方面的规范基本上都已采用了概率极限状态法,与岩土工程有关的规范大多数仍是多种方法并存的情况,如《建筑地基基础设计规范GB50007-2002》中档土墙设计,结构部分采用概率极限状态法,地基承载力验算采用容许应力法,抗滑稳定性验算采用总安全系数法,本文从岩土工程特点出发,论述岩土工程可靠性分析的发展过程、发展趋势和存在的问题。
关键词:岩土工程安全度总安全系数法
Abstract:This article discusses the development process, development trend and existing problems from the geotechnical engineering characteristics of geotechnical engineering reliability.
Key words:rock and soil engineering;degree of safety;total safety factor method
中图分类号:P58文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)03-0020-02
一、岩土工程的特点
1、岩土体结构的不确定性
自然界的岩石,不仅强度和模量多种多样,差别悬殊,而且总是或稀或密、或宽或窄、或长或短地存在着各种裂隙,这是岩石区别于混凝土的主要特点,这些裂隙有的粗糙,有的光滑,有的平直,有的弯曲;有的充填,有的不充填,有的产状规则,有的规律性很差,裂隙的成因多种多样,有的岩浆凝固收缩形成的原生节理,有沉积间断形成的层理,有构造应力形成的构造节理,有表生作用形成的卸荷节理和风化裂隙,还有变质作用形成的片理、劈理等等,在岩石中构成极为多样非常复杂的裂隙系统。
显然,结构面是岩体中最薄弱的环节,就力学性质而言,岩石材料的力学参数、结构面的力学参数和岩体的力学参数是不同的,有很大区别。
2、岩土参数的不确定性
混凝土和钢材的材质不仅可控,而且相对均匀,变异性较小,且其性能指标不因所在位置而变化,岩土则不同,不仅指标的变异性大,而且即使是同一种土,同一种岩石,其性能指标也随位置的不同而变化。
同一类型岩土体测试数据的离散性有两方面原因,一是由于取样、运输、
样品制备、试验操作等环节的扰动,取值、计算等产生的误差,使测试数据随机分布,其变异性更大;二是岩土测试数据还和样品的位置有关。
岩土工程的测试可以分为室内试验、原位测试和原型监测三大类,还有各种模型试验,极为多样,各有各的特点和用途,同一种参数,测试方法不同,得出的成果数据也不同,如土的模量有压缩、变形模量、旁压模量、反演模量等。
3、裂隙水和孔隙水压力的多变性
岩体中的地下水沿着岩体中的裂隙和洞穴流动,随着裂隙和洞穴的形态和分布的不同,有脉状裂隙水、网状裂隙水、层状裂隙水、岩溶水等不同的地下水类型,不同地段岩体的富水性、透水性和水压力差别非常大,摸清裂隙岩溶水的规律有时非常困难。
孔隙水的水位和压力水头都是变化的,有季节变化,有多年变化,还有因工程建设、开采地下水、水资源调配等人为原因产生的变化,特别是人类扰动造成的变化更难以预测,地下水的压力既有静水压力,又有渗透力,可能造成严重的渗透破坏。
4、地质作用和地质演化的复杂性
有些地质作用在岩土工程中必须考虑的,如地震活动引起的液化、震陷、塌陷、边坡失稳、永久性地面变形和诱发各种地质灾害,河水、湖水、海水运动产生的冲刷、侵蚀、搬运和淤积,对水利工程和航道工程的影响,地下水的地质作用造成岩溶发育,形成潜蚀,土洞,塌陷,使工程失稳;风化作用一般是比较缓慢的,但有的岩石在一定条件下风化作用发展很快,危害工程的安全,还有其它的不良地质作用,都反映出岩土工程中的地质作用和地质演化的复杂性。
5、计算模式的不确切性
岩土工程在理论和计算方面已具有了长足发展,包括各种岩土本构模型,各种解析法和数值法计算,相应地研发了许多计算软件,但用到工程上则不一定都能得到满意的结果,因为除了参数的不确定性外,计算模式的不确定性也是重要的问题。
学术界虽然提出了理论上比较完善的计算方法,但由于其计算参数难以准确测试和工程经验不足,反而不如用简易计算方法加经验修正更方便,更切合实际。
因而采用回归分析建立经验方程的方法在岩土工程勘察设计中被广泛应用。
如国标《地基基础设计规范GB50007-2002》中的沉降经验修正系数为0.2~1.3,就是为了弥补由于钻探、取样、试验、取值、计算等环节的误差积累,而在岩土工程设计常常采用经验系数修正的方法,同时也体现了岩土工程设计中计算模式的不确切性。
6、理论导向和经验判断
单纯的理论计算往往是不可靠的,其主要原因就在于岩土工程设计充满着不确定性和信息的不完全性,地质边界的不确定性,岩土性能指标的不确定性,原始应力和孔隙水压力的不确定性,外荷载及其分布的不确定性,岩土
应力应变模型的不确定性,计算理论和计算方法的不确定性等,使岩土工程设计不得不依靠经验判断或综合判断。
理论只能是一个导向,在理论导向和经验判断的基础上作出设计决策。
二、岩土工程可靠性分析
目前工程可靠度研究有:结构可靠度的基本理论;结构体系可靠度;结构模糊可靠度;结构可靠度分析的蒙特卡洛法;随机有限元;结构动力可靠度;结构抗震可靠度;施工期和老化期可靠度等。
而结构构件的可靠度和结构体系的可靠度是不同的,目前还主要处在构件可靠度的水平上,真正的结构体系可靠度研究还有许多工作尚未达到实用阶段。
工程结构生命全过程可分为三个阶段:一、施工阶段,混凝土从流动到硬结,有浇筑、养护、拆模等过程,施工不当造成先天不足;二、从永久荷载、可变荷载和偶然荷载作用,分析工程结构的风险率,目前的可靠度设计主要在这个阶段;三、老化阶段,随着使用时间的增加,材料劣化,抗力降低,与材料质量、荷载情况、使用环境、腐蚀介质等因素有关,属于结构耐久性问题。
目前施工阶段和老化阶段的可靠度研究虽然取得了一定进展,但处于定性概念阶段。
三、可靠度在岩土工程设计规范中应用问题
我国上世纪80 年代前,设计规范均采用容许应力或单一安全系数法,《建筑结构设计统一标准GBJ68-84》及随后《工程结构可靠度设计统一标准GB50153-92》的发布,对结构设计规范和地基基础设计规范的修订产生了很大影响。
目前《港口工程地基规范JTJ250-98》和《地基基础设计规范DGJ08-1999》是地基基础设计采用概率极限状态设计原则最有代表性的规范。
《港口规范》修订时贯彻了《港口工程结构可靠度设计统一标准》的规定,进行了岩土性能参数统计分析,地基可靠度计算分析,编制计算机程序等项工作,既总结了国内经验,又吸收了部分国外先进技术,实现了向以可靠度理论为基础,以分项系数表达的概率极限状态设计方法的转轨,并与国际标准《结构可靠度总原则ISO2394》接轨。
《上海规范》根据《工程结构可靠度设计统一标准GB50153-92》和《建筑结构设计统一标准GBJ68-84》的要求,修改了各种类型地基基础承载力计算,采用了以概率理论为基础的极限状态设计方法,并以分项系数表达的极限状态表达式进行计算。
安全度与原规范设计的水准基本相当,实现了与上部结构设计原则的匹配。
由于岩土工程固有的特点和积累不足,普遍推行概率极限状态设计还存在困难。
《建筑地基基础设计规范GB50007-89》为了遵循《统一标准》曾采用地基承载力标准值、设计值等术语,但因本质上仍是容许值,并不符合《统一标准》规定的这些术语之本意,反而造成误解和混乱,故在2002 版本时放弃了套用结构设计规范的原则,大体上回到了74 规范位置。
行标《建筑桩基技术规范JGJ94-94》曾采用了概率极限状态的设计原则,即用概率和数理
统计分析荷载、承载力的变异性与规律,利用既有工程经验,在安全与经济之间寻求合理的平衡,用“校准法”确定目标可靠度,并用分项系数表达的极限状态设计表达式进行设计计算。
但该规范尚属不完全的可靠度分析,而且由于载荷试验为主要设计依据,而载荷试验成果已经包含了桩型、土性等因素,又为了与国际《建筑地基基础设计规范》协调,在2007 年修订时由分项系数调整为原来的单一安全系数。
对于岩土工程设计规范是否采用可靠度的问题,专家之间存在不同意见:部分认为《统一标准》实施后急需解决岩土工程设计中如何贯彻概率极限状态设计和采用分项系数表达式的问题,首先要解决地基极限承载力和对土的参数进行概率统计,再进一步解决可靠指标β 等问题,部分认为在设计方法的发展水平上,岩土和结构差距较大,应从实际出发。
勘察测试获得的指标,特别是是土的抗剪强度指标,可靠性差,不确定因素多,还需依靠经验。
认为用地基容许承载力即可,精度很差或连精度的大致范围都不清楚的设计进行可靠性分析,是没有意义的。
许多勘察设计人员认为,目前规范体系中地基与上部结构计算之间不同的配套方式,不同的术语,使勘察设计人员无所适从。
目前的问题是,土木工程往往是结构工程与岩土工程的组合,结构与岩土相互作用,前者已经应用可靠度设计,后者仍沿用传统的定值方法,处理好二者关系成了一个难题。
目前各本规范对这个问题的处理又各不相同,术语、设计原则,作用和抗力的取值等重要问题都存在较大差别,造成设计工作很大不便,甚至出现错误。
参考文献:
[1]中国建筑科学研究院《GB50153—2008 工程结构可靠性设计统一标准》中国建筑工业出版社2009
[2]顾宝和毛尚之李镜培《岩土工程设计安全度》中国计划出版社2009
[3]赵国藩《结构可靠度理论》中国建筑工业出版社2000。