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岩土工程设计可靠度分析与计算方法摘要：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；地基基砂设计前言：岩土作为天然材料，具有多样的物理、力学特性，岩土参数的变异性极大地影响着岩土结构的设计等问题，确定性方法已经显得力不从心，应用概率论的方法进行岩土结构的设计就特别有意义，概率方法在岩土工程领域中的应用取得了较好的效果。
一、可靠度设计方法的兴起由于常规定值方法的不足，使得工程技术人员对于建筑物中存在的不确定性分析得不够透彻，常常会使得工程造价过高，造成很大的浪费。
近年来，随着可靠度分析的发展，为改善这种状况提供了一个有希望的前景。
二、可靠度分析的概念可靠度分析最本质的一点是力图定量考虑工程中的各种不确定性。
这种不确定性是工程勘测、试验、设计计算，以及施工的每一个环节都存在的，因此可靠度分析的概念也要贯穿在工程的各个环节当中去。
三、可靠度分析的特点1可靠度分析在概念上，解题的思路和方法上，计算成果的表达上均与常规方法有很大的不同，而且它比常规方法更加合理。
2既然结构物的设计是在许多不确定的情况下进行的，因此很难说设计出的结构物是绝对安全的或绝对不安全的。
因为可靠度设计法承认设计出的建筑物都有风险．只是风险大小而已，风险大的设计，破坏的可能性大，破坏损失也大，但工程投资较小；反之，则投资较大而破坏损失小。
但对于定值设计法来说，只要满足要求的安全系数．则设计出的结构物就是安全的。
从两个方法的比较可以看出．可靠度分析的方法比较符合实际，因此也比较科学。
3可靠度方法中有一个统一的度量工程结构安全程度的标准，而且能对各种不确定性分别地加以某种形式的定量考虑，这就使得工程结构物设计得更为安全和经济。
岩土工程中的地基承载力检测方法岩土工程是土木工程中的一个重要分支，涉及土壤和岩石的力学性质以及与建筑物或其他结构相互作用的问题。
地基承载力是岩土工程设计中关键的参数之一，是指地基土壤或岩石所能承受的最大荷载。
地基承载力的准确测量对于工程的安全和稳定性至关重要。
本文将探讨几种常用的地基承载力检测方法。
一、静力触探法静力触探法是一种广泛应用的地基承载力检测方法。
该方法通过使用触探钻杆和锤击设备，将钻杆逐渐推入土壤或岩石中，并记录推入阻力。
通过分析推入钻杆时的阻力-深度曲线，可以确定土壤或岩石的物理性质以及地基承载力。
静力触探法具有简单、经济、快捷的特点，尤其适用于一般土壤条件下的测量。
然而，该方法对于软土和淤泥等不稳定的地质状况并不适用。
二、动力触探法动力触探法是另一种常用的地基承载力检测方法，通常用于软土或淤泥等不稳定地质状况。
该方法利用液压击锤对地基进行连续冲击，通过测量击锤下落过程中的振动波速和阻尼，以及推土杆的惯性和阻尼，来确定地基的承载能力。
动力触探法相对于静力触探法而言，可以提供更准确的地基承载力数据。
然而，该方法的设备和操作维护成本较高，并且需要专业的技术人员进行操作。
三、标贯试验标贯试验是一种常用的地基承载力检测方法，通过在钻井孔中安装标贯钢管，然后用标贯重锤对其进行冲击，通过记录冲击时的钢管下沉深度和每一冲击下沉的速度，来评估地基的承载能力。
标贯试验是一种较为简单且经济的地基承载力检测方法，适用于不同类型的土壤和岩石。
然而，由于标贯试验受到钢管摩擦、杆与杆之间的摩擦和其他因素的影响，其测试结果可能存在一定程度的误差。
四、动载试验动载试验是一种直接测定地基承载力的方法。
该方法通过在地基上施加一定的动态荷载，并测量荷载产生的变形和应力反应，来评估地基的承载能力。
动载试验是一种较为准确的地基承载力检测方法，可以考虑到荷载的时间变化和频率等因素对地基的影响。
但是，动载试验需要精确的实验设备和复杂的数据分析，运行成本较高。
地质勘查报告岩土强度参数变形参数地基承载力的建议值岩土强度参数是评价土体和岩石强度及其变形能力的重要指标。
在地质勘查过程中，通过采集野外样品、进行室内室外试验和现场观测等方法，得出岩土层的强度特性，常见的参数有强度指数、强度参数等。
变形参数是岩土体在受到荷载作用时所表现出的不同类型的变形特性的描述，也是评价地基承载力的重要指标。
常见的变形参数有压缩模量、剪切模量、泊松比等。
地基承载力是指地基土体在荷载作用下的稳定性和承载能力。
地基承载力的建议值需要综合考虑地质勘查资料、实测数据和工程经验等因素。
一般来说，地基承载力建议值应根据土体类型、压缩性、含水量、稠度等因素来确定。
在分析岩土强度参数时，可以根据钻孔、采样和室内试验数据等资料，采用常用的输尺定标法或固结试验法等进行分析，从而确定岩土强度参数的建议值。
同时，还要考虑到不同地层的差异性和不确定性，采用统计方法进行分析，以提高数据的可靠性和准确性。
在评估变形参数时，可以通过岩土体本构模型的拟合分析，采用土压力计、剪切试验仪等现场测量仪器进行现场观测，以获取准确、可靠的变形参数建议值。
同时，还要根据地质勘查资料和实际工程情况，结合工程经验进行综合评估，以确保计算结果的合理性和准确性。
对于地基承载力的建议值，可以根据地基土体的类型、压缩性、含水量、稠度和工程荷载等因素进行综合分析。
可以采用动力触探、静力触探和室内室外试验等方法，获取土体的物理力学参数，并采用合适的计算方法进行地基承载力计算，以得出建议值。
总之，岩土强度参数、变形参数和地基承载力的建议值需要根据实际工程情况和地质勘查资料进行综合分析和评估。
科学、准确的建议值对于工程设计和建设的安全和稳定性至关重要，因此在进行地质勘查报告编写时，需要慎重选择合适的方法和数据，以确保报告的可信度和实用性。
关于岩土设计中的可靠性分析发表时间：2018-09-03T17:26:08.847Z 来源：《防护工程》2018年第9期作者：韩先龙[导读] 其中岩土设计的可靠性问题也得到了更多人的认可和关注。
岩土设计项目的庞大的数据参数是沿途项目设计中的可靠性的基础，具有一定程度的应变能力，这是项目设计观念当中最重要的一个环节，应该引起广泛的重视。
韩先龙重庆钢铁集团设计院有限公司重庆市 400080摘要：随着工程项目建设技术的进步和发展，岩土设计工程也得到了进一步的发展，其中岩土设计的可靠性问题也得到了更多人的认可和关注。
岩土设计项目的庞大的数据参数是沿途项目设计中的可靠性的基础，具有一定程度的应变能力，这是项目设计观念当中最重要的一个环节，应该引起广泛的重视。
关键词：岩土项目；设计过程；可靠性分析引言：岩土设计是在完成岩土勘察活动之后，根据甲方的施工要求和施工场地的地质、环境和岩土工程条件来进行的桩基工程、地基工程、边坡工程和基坑工程等等岩土工程的施工方案设计，是对岩土项目施工工程质量最基本的保证和规划。
一、岩土工程设计的内容岩土工程设计当中包含四个主要方面，分别设计桩基工程、地基工程、边坡工程和基坑工程。
对这四个工程的工程方案设计和施工图纸设计是工程设计的主要内容。
在设计过程当中，不仅要充分的考虑施工现场的资质条件、环境特征还需要充分满足甲方的施工要求，综合考量所有的因素，设计出科学合理的方案。
桩基工程主要是对桩的设计，在设计中要规划桩的类型、选型和布置，同时还要进行单桩和裙装的承载力计算、沉降计算、配筋施工以及桩的检测和验收，在施工中要综合考量、合理设计。
地基工程的主要设计内容是对施工现场的低级的处理方案的设计，需要运用到不同的地基处理技术，其中主要的方法有换填垫层法、预压法、砂石桩法、强夯法和强夯置换法、深层搅拌法、高压喷射注浆法、锚杆静压桩托换法等，在实践当中必须要根据施工现场的具体地质条件和建筑要求来进行选择和使用[1]。
中风化岩层地基承载力试验研究引言：中风化岩层地基承载力是土木工程设计中的一个关键问题，这直接影响到地基的稳定性和工程的安全性。
为了解决这个问题，需要进行相关试验研究来确定中风化岩层地基的承载力特性和变形特征，以提供科学可靠的设计依据。
本文对中风化岩层地基承载力试验研究进行了总结和分析。
方法：中风化岩层地基承载力试验研究可以采用静力触探试验、室内试验和现场加载试验相结合的方法。
首先，通过静力触探试验，可以了解地层的分布情况和土体的堆积密度，确定岩层的深度和厚度，以及岩层的性质和工程地质特征。
其次，进行室内试验，可以测定岩层的物理力学性质，包括抗压强度、抗剪强度和抗拉强度等。
最后，进行现场加载试验，可以确定中风化岩层地基的变形特性和承载力。
结果：根据试验研究的结果，可以得出以下结论：1.中风化岩层地基的抗压强度、抗剪强度和抗拉强度较低，容易发生变形和破坏。
2.中风化岩层地基的承载力随深度增加而增加，具有一定的深度效应。
3.中风化岩层地基的承载力与岩层的厚度和风化程度密切相关，厚度越大、风化程度越高，承载力越低。
讨论：中风化岩层地基的承载力试验研究结果对土木工程设计和施工具有重要意义。
根据研究结果，可以合理选择地基改良方法，如预埋钢板桩、注浆加固等，以提高中风化岩层地基的承载力和稳定性。
同时，在工程设计过程中，应考虑中风化岩层地基的变形和破坏特点，采取相应的措施来减小地基沉降和位移。
此外，还需要进一步研究中风化岩层地基的加载试验方法和数值模拟方法，以更准确地评估其承载力特性和变形规律。
结论：中风化岩层地基承载力的试验研究结果表明，中风化岩层地基的承载力较低，容易发生变形和破坏。
为了确保工程的安全性和稳定性，需要合理选择地基改良方法，并在设计和施工过程中考虑中风化岩层地基的变形和破坏特点。
此外，还需要进一步研究中风化岩层地基的加载试验方法和数值模拟方法，以提高工程设计的准确性和可靠性。
2.张亮,李明,杨宣,等.中风化岩层地基力学特性试验研究[J].岩石力学与工程学报,2024,38(5):1195-1201.。
岩土工程中地基承载力的可靠度分析
【摘要】地基承载力分析中的各参数本身均包含随机性, 因此引入可靠度分析方法非常必要,本文分析了地基承载力分析中的不确定因素，介绍了常用岩石地基承载力取值方法，探讨了土性参数概率特性对可靠度的影响和岩石强度与岩体强度的关系。
【关键词】岩土地基承载力
一、前言
地基承载力分析中的不确定因素
1、土性的不确定性
地基土是经过漫长的地质年代形成的, 经历了各种各样的变化过程, 其土质特性表现出很大的变异性。
同时, 由于地质勘探和现场、室内试验受到经费和设备条件的限制, 人们只能通过个别测试点的现场试验和若干试样的室内试验对土性参数作出近似的估计。
大量的试验和统计结果表明, 土性参数的变异系数比一般的人工材料的变异系数要大。
2、荷载的不确定性
荷载主要包括土体的自重和上部结构作用荷载, 土体自重的变异性较小, 上部结构作用荷载根据不同的情况, 变异系数可能会起较大的变化( 特别是动荷载的变化) 。
3、测试的不确定性
岩土工程土性测试中需要控制的边界条件、初始条件和加荷条件都比较复杂, 实施起来比较困难,与实际情况的差别可能比较大, 因此, 测试结果常常不能确切地反映真实情况。
4、计算方法的不确定性
岩土工程中的各种力学计算方法不及其他工程结构的完善和成熟, 由计算方法不精确可能引起的误差较难精确估计。
二、常用岩石地基承载力取值方法现状综述
目前, 对岩石地基承载力研究仍很肤浅, 确定岩石地基承载力的方法虽然很多, 但除了现场荷载试验为工程技术人员肯定外, 其它方法的使用都不尽人意。
1、静荷载法
该法是用于确定岩石天然地基承载力的原位测试方法.比较接近岩石真实情况, 但由于岩石地基承载力偏高, 如以直径3 0 m m 的圆形刚性压板对重庆地区常见的钙质长石石英砂岩加压也不易做到破坏毛, 且试验费用高, 工期长, 难于推广.
2、利用岩石室内试验结果进行折减确定
根据有关地基基础设计规范, 微风化和风化岩石可根据室内饱和单轴抗压强度(标准值)由下式确定: f = k ·fr :
式中f一岩石地基承载力设计值;
fr一一岩石饱和单轴抗压强度;
k - 一折减系数, 微风化岩取0.20—0.33,中风化岩取0.17 一0.25. 取其值时, 对于硬质岩石着重考虑结构面间距、产状的组合, 软质岩石着重考虑其稳水性经验系数折减法在我国广泛应用, 不足之处是: 不加区另1地一律采用饱和抗压强度为基本值进行折减往往与实际情况有较大出人, 作为折减系数, 其影响因素甚多, 未清楚说明其折减原因, 且差异较大.
3、查表法
如《铁路桥涵设计规范》岩石地基承载力部分, 它是根据岩石软硬程度及节理发育情况来确定其承载力, 不足之处在于:
(l) 岩石软硬程度划分没有很明确的概念;
(2) 节理发育程度对岩石承载力有影响, 但另一个重要因素即节理裂隙的产状未作考虑.综上所述, 确定岩石地基承载力, 虽然原位测试比较可靠, 但由于其难度、费用及施工时间的影响, 应用范围有限; 系数折减法虽然应用较广, 但由于其不确定因素太多, 范围正在缩小;而查表法尽管不全面, 但占据了很大比重, 今后也将会如此因此为了使查表法尽可能准确反映岩石地基的实际情况, 有必要对岩石地基的实际受力情况作比较准确的了解。
三、土性参数概率特性对可靠度的影响
1、随机变量的变异性对可靠度B值的影响
仅改变其中一项参数的变异系数, 如内聚力c、土的重度γ以及内摩擦角Φ的变异系数, 其值从0. 1～0. 5之间变化时, 则可靠度β的计算结果如图1 所示。
( 1) 土性参数的变异性对可靠度指标β影响很大, 且β对内摩擦角Φ的变异性的敏感性明显大于对内聚力c 的变异性和土的重度C的变异性的敏感性。
( 2) 由于计算时未改变土的内聚力c、内摩擦角Φ土的重度C以及基底压力p 的均值, 则安全系数Fs 值是不变的, 而可靠度指标β却由于变异系数的不同发生了很大的改变, 也就是说, 按定值法计算的安全系数Fs为某一定值, 由于变异系数的不同, 用可靠度理论计算的可靠度指标β值却有可能相差很大。
2、随机变量间的相关性对β值的影响
本文仅以土的内聚力c 和内摩擦角Φ的相关性对可靠度指标β的影响进行计算, 计算中假定, 在基本变量的其它统计特征值均不变的情况下, 改变c 和Φ的相关系数, 计算结果如图2 所示。
结果表明: 相关系数ρc, φ对可靠度指标β的确有一定的影响, 如相关系数ρc, φ从- 0. 5 增加到0. 5时, β从4. 00 减少到3. 09; 当c 和Φ显现正相关时, 可靠度指标β随相关系数ρc, φ的增大而减小, 当c, Φ显现负相关时, 可靠度指标β随相关系数ρc, φ的绝对值增大而增大。
由于土性抗剪强度指标c 和Φ通常存在负相关性, 因而实际应用时忽略变量间相关性的影响是偏安全的, 但若在实际工程中能取得准确的相关系数ρc, φ, 则应在计算中考虑其影响。
3、安全系数Fs 和可靠度指标β值的关系
为了讨论Fs 和β的关系, 改变基底压力p , 其它变量的统计数据不变, 则可得到相应的度Fs 和β, 结果如图3 所示。
在统计参数一定时,β随Fs 的增大而增大, 呈近似抛物线增加。
四、岩石强度与岩体强度的关系
1、岩体与岩块力学性质关系
大量试验资料表明, 岩体力学性质与岩石(小试块岩体力学性质) 既有联系又有区别.岩体力学质量随着试件尺寸增大而减小, 影啊因素甚多一般说来, 与结构面密度、贯通性、延展性、组数及产状等有关. 如图5所示当试件尺寸小于。
时, 试件内没有显著裂隙; 当试件为尺寸方时, 试件或多或少包含明显结构面, 如果将试件尺寸放大, 大到尺寸c 或d 时, 试件内明显含有不同产状的结构面. 试件尺寸和节理裂隙密度不同对岩体力学性质影响见表1 和图4 、图5 、图6
综上所述, 随着试件尺寸增大, 岩体单轴抗压强度将有所降低, 这是由于试件中含有的细小裂隙增多所致.岩体试件尺寸远大于岩石试件尺寸, 因此对岩体的单轴抗压强度影响甚为明显.
2、岩体强度确定
近年来通过试验研究证明闭, 小尺寸试件的强度与岩体强度之间有一定联系, 因此可用测定室内的岩石强度间接确定岩体强度, 用“ 准岩体强度” 的概念来表示,因此可以以此作为岩石地基的承载力。
图4岩体单轴抗压强度与岩体内部结构面密度关系
图5砖红色粘土岩抗剪强度与试件尺寸关系
图6岩体剪切刚度与剪切尺寸关系
节理、裂缝是影响岩体强度的主要因素，如果通过某种物理方法查明岩体中裂隙的分布情况, 便可根据岩石强度,间接确定岩体强度.试验得知, 弹性波穿过岩体时, 遇到裂隙会发生绕射或被吸收, 传播速度将有所下降或为零.裂隙存在越多, 弹性波传播速度降低越大. 小尺寸试件含裂隙少, 甚至不含裂隙, 传播速度大. 因此, 根据弹性波在试件和岩体中的速度比, 可判断岩体中裂隙发育程度, 称此值的平方为龟裂系数, 以k表示.
K=(V÷v)2
式中V —岩体中弹性波传播速度;,
v—岩石中弹性波传播速度.
根据各种岩体的测试结果川, 并参考表表2
表2 岩体龟裂系数k
注: 对于极坚硬岩石, 即单轴抗压强度大于60 MPa, 当节理不发育时, 其龟裂系数达0.7 以上, 此次规改主要是根据已有规范进行修改, 同时考虑到对于极坚硬岩体, 作为地基, 其承载力是绰绰有余, 故在此未作考虑. 对于单轴抗压强度低于1IMPa 的岩石可视为土, 在此也未作考.
结论
影响一个结构的安全性的因素都不同程度地存在不确定性。
传统的定值设汁法采用一个总的安全系数概化这种不确定性, 而可靠度设计方法是设法定量地研究这种不确定性, 并估计它对建筑物的安全性的影响。
因此, 在概率论基础上进行结构可靠性分析, 考虑各种影响因素的不确定性用概率度量结构的安全度, 将成为岩土工程研究的发展趋势。
【参考文献】
[1] 张高峰,杜海金.地基承载力的可靠度分析[J]. 岩土工程技术. 2003(06)
[2] 张高宁.岩土工程的可靠度研究浅述[J]. 水文地质工程地质. 2000(01)。
