導(dǎo)語：巖土工程概念設(shè)計重要性一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，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

巖土工程設(shè)計應(yīng)以最少的投資，最短的工期，達到設(shè)計使用年限內(nèi)安全運行，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)濟性要求等三個方面。

(一)設(shè)計時應(yīng)考慮的因素

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

(二)注意場地條件，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)計基礎(chǔ)資料

巖土工程的設(shè)計基礎(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)計的特點

(一)對自然條件的依賴性

巖土工程與自然界的關(guān)系極為密切，設(shè)計時必須全面考慮氣象、水文、地質(zhì)、地下條件及其動態(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)是隨機變量，變異性寺。而且，不同的測試方法會得到不同的測試值。差異往往相當(dāng)大，相互間無確定的關(guān)系。故在進行巖土工程設(shè)計時，不僅要掌握巖土參數(shù)及其概率分布，而且要了解測試的方法及測試條件與工程原型條件之間的差別。

(三)注重經(jīng)驗特別是地方經(jīng)驗

近代土力學(xué)與巖石力學(xué)的建立，為巖土工程的計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，不得不作簡化，以致預(yù)測和實際之間有時相差甚遠。鑒于巖土工程計算的不完善，工程經(jīng)驗特別是地方經(jīng)驗，在巖土工程設(shè)計中應(yīng)予高度重視。

(四)原位測試，實體試驗、原型觀測的特殊地位

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

四、概念設(shè)計

(一)概念設(shè)計的必要性

對巖土工程的概念設(shè)計，目前尚無統(tǒng)一的認識。狹義的概念設(shè)計可理解為框架設(shè)計；廣義的概念設(shè)計，是指設(shè)計思想．設(shè)計主導(dǎo)理念。一項設(shè)計的優(yōu)劣成敗，設(shè)計思想最為重要。巖土工程設(shè)計受諸多不確定因素的影響，單純的計算一般是不可靠的。因此，雖然巖土力學(xué)理論取得了長足進展，計算方法和設(shè)計軟件不斷創(chuàng)新，但概念設(shè)計仍不可忽視。概念是一種思維方式，將認識過程中感受到事物的共同特征抽象出來，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)計要從總體上，從本質(zhì)上把握，對癥下藥，而不是單純某一經(jīng)驗的應(yīng)用，不是單純的截面設(shè)計，承載力計算，變形計算之類，更不是簡單的直觀判斷。概念設(shè)計時；必須對原理有深刻的理解，有豐富經(jīng)驗的總結(jié)，有靈活動作的能力，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)于實施效果有基本準(zhǔn)確的估計，不犯概念性錯誤。概念創(chuàng)新設(shè)計則一定有總體上、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力壓力，必要時還要考慮地震作用，風(fēng)荷載、波浪作用等等。必須保證在各種作用發(fā)生時，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：對于建筑物地基，變形(沉降、差異沉降、傾斜、局部傾斜)不得超過限值：對于基坑，變形不得危及鄰近建筑物及市政設(shè)施的安全；對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．在正常維護條件下具有足夠的耐久性。例如：對于長期緩慢沉降的地基，應(yīng)考慮工程在整個使用年限內(nèi)均能滿足變形限制的要求：對于地下室的防水抗浮設(shè)計，應(yīng)按使用期間可能出現(xiàn)的最高水位設(shè)計；對于垃圾填埋場，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、開裂、滲漏；對于基坑，如需渡過雨季、冬季，應(yīng)保證雨季、冬季的安全；對于鄰近有重要工程的永久性邊坡，設(shè)計使用年限不應(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、垃圾填埋場等，在發(fā)生罕遇地震時，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)濟損失和社會影oR)。

5．在正常施工、使用和維護條件下．對環(huán)境的影響不超過限值；例如：施工噪音，強夯振動，擠土效應(yīng)等對環(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：垃圾填埋場污染物泄漏和運移造成環(huán)境污染等等。

(三)設(shè)計條件的概化

概化是將復(fù)雜的具體事物，通過科學(xué)方法，取其本質(zhì)，形成模型。模型不是實物，是實物的典型化．是分析和設(shè)計的基礎(chǔ)。以地基設(shè)計為例，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，問題就很簡單。但實際工程往往很復(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)計時選取其中最合理的組合，就是對荷載的概化。其次是地基，嚴(yán)格地說，地基都是不均勻的，巖土性質(zhì)具有時空變異性，需用數(shù)理統(tǒng)計方法求出它~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)和分項系數(shù)表達。此外，必要時為了便于分析，又需要對基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的剛度進行概化處理。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)計的重要步驟。最簡單的地質(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，結(jié)構(gòu)體的分類，巖體完整性的分類，巖體基本質(zhì)量的分級，各種圍巖的分級等等，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。二是概化萬法的科學(xué)性和實用性，要抓住事物的本質(zhì)特性，針對影響工程安全和使用功能最關(guān)鍵的因素。

五、注意事項

(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黏性土，不采用黏性土，不僅是黏性土的壓實性不易控制，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。對變形要求嚴(yán)格的深基坑，如采用懸臂樁圍護，可能因變形超限而達不到預(yù)期效果。某種方法的有效性如何，顯而易見的可以通過直觀經(jīng)驗判斷．直觀經(jīng)驗難以判斷時，需通過驗算作出結(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)計要有優(yōu)質(zhì)的施工才能成為現(xiàn)實。當(dāng)有多種工法可選時，應(yīng)盡量選用施工簡單，便于操作，施工單位熟悉的有經(jīng)驗的工法。設(shè)計得過于復(fù)雜，會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，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，必須配有計量部門確認的粉體計量裝置及攪拌深度自動記錄儀，就是為了解決粉噴樁質(zhì)量的可控制性問題。

(三)環(huán)境限制和負面影響

環(huán)境條件是巖土工程設(shè)計必須考慮的重要因素。環(huán)境條件越嚴(yán)，可選的方案越少。無論何種方案或工法，一般都是有優(yōu)點，有缺點，有其適用的一面，又可能有某些負面影響。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；地下開挖和深基坑開挖時，大量抽排地下水，嚴(yán)重浪費寶貴的水資源，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)計應(yīng)有必備的基礎(chǔ)資料。但實際上，基礎(chǔ)資料不一定每個項目都十分完整和理想，概念設(shè)計時應(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)計留出必要的余地，以備施工勘察時根據(jù)具體情況補充必要的處理措施，對方案作必要的局部調(diào)整。確定天然地基、復(fù)合地基、樁基的承載力是個很復(fù)雜的問題，載荷試驗被認為是比較可靠的方法，但并非每個工程都能做到。有些工程仍需要根據(jù)土性和經(jīng)驗進行設(shè)t

六、動態(tài)設(shè)計和應(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)計常常不能一步到位，事先的定量計算只是一種估只有原型實測才最可靠。因此，需與信息化施工配合，進行動態(tài)設(shè)計。這種設(shè)計原則已在邊坡設(shè)計，地基基礎(chǔ)設(shè)計，基坑設(shè)計，堤壩設(shè)計，地下工程設(shè)計中廣泛應(yīng)用。動態(tài)設(shè)計的基本方法是：根據(jù)已經(jīng)掌握的數(shù)據(jù)估計算一個預(yù)測目標(biāo)，例如位移(正演)。施工過程中利用現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)反演設(shè)計參數(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，在這個過程中，還可以通過“施工勘察”核查地質(zhì)條件，調(diào)整設(shè)計方案和施工程序，保證工程安全和經(jīng)濟，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)濟性要求等三個方面。