1動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法

隨著我國城市基本建設(shè)的不斷發(fā)展，作為基本建設(shè)重要組成部分的巖土工程遇到的諸多新問題，如復(fù)雜地質(zhì)條件下施工工藝的選擇問題，設(shè)計(jì)方案的可操作性問題，力學(xué)模型及設(shè)計(jì)參數(shù)的確定問題，地下水影響問題等，已使一些常規(guī)的設(shè)計(jì)方法無法適應(yīng)，對(duì)于基坑支護(hù)問題尤其如此。因?yàn)榛庸こ淌且豁?xiàng)臨時(shí)性工程，過多考慮安全問題會(huì)導(dǎo)致投資過大而造成浪費(fèi)，過多考慮經(jīng)濟(jì)問題可能會(huì)導(dǎo)致基坑失穩(wěn)而造成事故，在這兩方面已有不少經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。出現(xiàn)這些問題的主要原因是巖土工程具有復(fù)雜性和不確定性，具體表現(xiàn)在如下方面：

1)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件變化復(fù)雜，勘察報(bào)告提供的數(shù)據(jù)具有較大的離散性和局限性，往往難以真實(shí)反映土層的分布情況和力學(xué)特性及地下水情況。

2)周圍環(huán)境條件復(fù)雜，鄰近建筑物、構(gòu)筑物、道路和地下設(shè)施(管道、電纜及防空洞等)都在一定程度上制約著所采用的巖土工程措施。

巖土工程的復(fù)雜性和諸多的不確定性，使設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)不可能考慮到所有因素。為了減少工程事故，保證工程的質(zhì)量和安全，提高工程效益，近年來在巖土工程中引進(jìn)了動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法。所謂動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法，就是根據(jù)場區(qū)環(huán)境和工程地質(zhì)條件的特點(diǎn)，提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)施工中出現(xiàn)的具體問題和監(jiān)測結(jié)果不斷修改方案，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，這種方法較好地實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測三者的有機(jī)統(tǒng)一。從現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料來看，動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)主要指根據(jù)實(shí)測的位移情況來反演土體性態(tài)參數(shù)及結(jié)構(gòu)力學(xué)參數(shù)，確保設(shè)計(jì)參數(shù)合理。目前，根據(jù)施工情況確定土體抗剪強(qiáng)度值的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法是反分析方法，這是一種根據(jù)支擋結(jié)構(gòu)的位移情況和土壓力分布模式來反演分析土體抗剪強(qiáng)度C，值的方法。由于相同的位移采用不同的土壓力模式會(huì)反演分析出不同的抗剪強(qiáng)度c，妒值，因而，該方法所得到的C，值只是理論值而非實(shí)際值。這里介紹一種我們在工程實(shí)踐中總結(jié)的根據(jù)滑裂面來反分析土體抗剪強(qiáng)度c，值的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法。由于土體發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，首先要達(dá)到極限平衡狀態(tài)，其滑裂面幾何參數(shù)反映了土體抗剪強(qiáng)度。以滑裂面為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法從極限平衡的概念出發(fā)，運(yùn)用工程類比的方法，通過調(diào)查滑裂面幾何參數(shù)臨界深度和滑裂面傾角就可以來反演分析土體抗剪強(qiáng)度c，值。工程經(jīng)驗(yàn)告訴我們，基坑工程往往至少有一側(cè)比較寬闊，可以自然放坡，并且施工場地地質(zhì)條件比較單一、變化不大。在土方施工中，可以先開挖這一側(cè)，然后根據(jù)該側(cè)成坡情況來研究確定其土層抗剪強(qiáng)度C，值，從而推斷出相鄰側(cè)甚至整個(gè)施工場地的土層抗剪強(qiáng)度C，值。由此，我們可以將此經(jīng)驗(yàn)作進(jìn)一步的推廣，即先開挖基坑中部的土方，以觀察土體的自然穩(wěn)定情況，從而確定土層的c，9值，這一點(diǎn)對(duì)于采用自然放坡的支護(hù)形式和按照“逐層開挖，逐層支護(hù)”原則進(jìn)行施工的噴錨支護(hù)形式尤其適用。

2土層抗剪強(qiáng)度c，值的確定

下面我們以上述思想來確定土層抗剪強(qiáng)度c，值，基坑滑裂面情況見圖1。即內(nèi)摩擦角值等于滑裂面傾角或穩(wěn)定坡面傾角，這與砂土的內(nèi)摩擦角值等于其休止角的結(jié)論一致；對(duì)于粘土而言，由于土坡滑裂面為圓弧形，土坡滑裂面傾角指圓弧弦AB傾角。C值越小、圓弧角越大，c值為0、圓弧角為180。，故砂土滑裂面可以看成粘土滑裂面的一個(gè)特例。在實(shí)際工程中，我們多用自然放坡形成的穩(wěn)定坡面來代替滑裂面。由于人工放坡形成的穩(wěn)定坡面傾角肯定要不大于滑裂面傾角，故用O／代替來計(jì)算土壓力是偏于安全的。支護(hù)樁的實(shí)測內(nèi)力與其理論值往往有很大出入的一個(gè)重要原因是參數(shù)取值與實(shí)際情況不盡相符。如沈陽市工程基坑均采用自然放坡，坡面穩(wěn)定傾角在55�！�58。左右，施工場地地質(zhì)條件比較單一，而地質(zhì)報(bào)告提供的=36。，若按妒=36。來計(jì)算其他側(cè)支護(hù)樁內(nèi)力，顯然實(shí)測值與理論值會(huì)有很大的差異。下面我們來確定C值。如圖1所示，土層臨界開挖深度為zn，由朗肯理論可知：在根據(jù)式(1)，式(2)來確定土層c，值時(shí)，有一個(gè)問題很值得注意。我們所觀察到的坡體穩(wěn)定狀態(tài)是在特定條件下的穩(wěn)定，不是在任何條件下都能保證其穩(wěn)定的。因此，應(yīng)在充分研究地質(zhì)報(bào)告的基礎(chǔ)上，根據(jù)巖土性質(zhì)的相似性、坡體穩(wěn)定的誘發(fā)因素以及工程性質(zhì)來對(duì)調(diào)查的成果c，值進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。具體內(nèi)容如下：

1)巖土性質(zhì)的相似性：對(duì)于土層，應(yīng)注意比較土層類型、厚度、成因、狀態(tài)、原位測試以及土工試驗(yàn)成果的相似性；對(duì)于巖層，應(yīng)注意比較巖石類型、礦物成分、風(fēng)化程度、解理構(gòu)造等的相似性。

2)坡體穩(wěn)定的誘發(fā)因素：主要有水的困素(包括滲入坡體的水、坡或坑頂是否有硬覆蓋以及是否有可靠的排水措施等)、地震因素和人為因素。

3)工程性質(zhì)：包括工程類型(如：邊坡加固工程是永久性工程，而基坑支護(hù)工程是臨時(shí)性工程)和工程的重要性等級(jí)。

4)應(yīng)考慮支護(hù)方式和地下水控制方式對(duì)c，‘D值的影響。注意區(qū)別注漿類(如錨桿、土釘?shù)?和非注漿類(如內(nèi)支撐、懸臂樁等)不同類型支護(hù)方式的影響。同時(shí)應(yīng)注意：基坑降水時(shí)由于降水漏斗的存在，基坑開挖面以上的土層在基坑內(nèi)外均處在非飽和狀態(tài)；基坑止水時(shí)由于止水帷幕的存在，基坑開挖面以上的部分土層(甚至全部土層)在基坑內(nèi)為非飽和狀態(tài)而基坑外為飽和狀態(tài)。

5)一定要認(rèn)真分析地質(zhì)特點(diǎn)，不要被開挖過程中所觀察到的表面現(xiàn)象所迷惑。

3結(jié)語

1)巖土工程的復(fù)雜性和諸多的不確定性因素，決定其設(shè)計(jì)必須采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法是指根據(jù)場區(qū)環(huán)境和工程地質(zhì)條件的特點(diǎn)，提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)施工中出現(xiàn)的具體問題和監(jiān)測結(jié)果不斷修改方案，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，這種方法較好地實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測三者的有機(jī)統(tǒng)一。

2)本文在工程實(shí)踐基礎(chǔ)上提出的以滑裂面為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)確定土層c，的方法，具有概念明確、計(jì)算簡便、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，確定的土層參數(shù)較為接近實(shí)際，可供工程設(shè)計(jì)參考。

3)在：[程實(shí)際中，應(yīng)注意研究巖土工程參數(shù)真實(shí)值與原位測試值之間的關(guān)系，以便于該方法的應(yīng)用推廣。