岩土工程中的预测与预算

岩土材料是天然的地质 历史 的产物，它一般是碎散的、不连续或部分连续的介质。材料性质十分复杂；具有极大的时空变异性。在岩土工程中，其地基或者岩土环境几乎不可能完全探知；边界条件和操作过程也有很大的 影响。因而岩土工程 问题 具有很强的不确定性。这种不确定性包括互补率的破缺，即非此非彼的情况，是属于模糊判断的课题。另一方面是因果率的破缺，亦即因果关系的不确定性，一因多果。是属于概率、数理统计和混沌学的范畴。所以对于这样一个复杂的对象和众多的影响因素，准确的定量的预测和预算是相当困难的。依靠纯 理论 和技术技巧预测往往不成功，而经验的判断是不可缺少的。土以碎散的颗粒为骨架，由固、液、气三相物质组成；在其由岩石风化的生成、搬运和沉积过程中几经沧桑，形成了不同于其他材料的复杂的力学性质，而不同时空条件下土的性状也各不相同。所以尽管已提出的土的本构关系理论数学模型不下百种，动用了传统力学和 现代 力学的各种理论和手段，但是到 目前 为止，还没有一种为人们所公认的，能够准确、全面反映各种土的应力应变关系的数学模型。是否存在这样的模型也是值得怀疑的。在 计算 机和计算技术基础上 发展 起来的，以有限元为代表的数值计算是解决边值问题的强有力的手段。当用来计算弹性体时其精确程度令人叹为观止。其计算结果与光弹试验结果毫厘不差，结果光弹试验很快被废止。土是碎散材料，而在一般数值计算中首先被假设为连续体，然后被离散化，假设各单元间的结点位移协调，计算土体的应力变形关系。这常常不能反映土的变形的微观机理。以DDA（Discontinuous Deformation Analysis）为代表的离散单元计算 方法 在计算某些农产品（如谷类）和 工业 零件（如滚珠）时是相当成功的。以至被称为“数值试验”可以精确地代替模型试验。在定性地探索土的变形的微观机理时，也是很有价值的。但是用以描述由不同尺寸、不同形状、不同矿物成分的颗粒组成的土，反映不同三相成分及其物理、化学和力学的相互作用，即使是可能，恐怕也是相当遥远的事。数学模型和数值计算预测的另一个难点是土的参数的选取，它受到取样(制样)和试验手段的限制。原状土在取样过程中不可避免地受到扰动和发生应力释放，会破坏其结构性。即使是重塑土试样，制样的方式、器具和操作程序的差别也严重影响试验的结果。另一方面，目前使用的土工试验仪器也存在局限性。以真三轴仪为例，由于边界之间的干扰，试样的应力和应变的均匀是很难保证的。在对地基和土工建筑物的探测方面，土层的时空变异及人类活动给勘探测试及其结果的判释造成困难。除此以外，岩土工程中的复杂边界条件和施工过程中的诸多因素也严重影响工程的实际结果。在我国每年发表和撰写了大量的论文和报告，提出了各种理论、模型、计算方法、计算程序和技术手段，常常伴以试验或者实测数据的验证，其结果也常常是“符合得很好”。自己的试验或观测证实了理论或者方法的完美，正是：“各夸自家颜色好，百花园中各称王。” 这种结果的可信性很值得怀疑。笔者在评阅一些论文和成果时，对于那些二者符合得完美到天衣无缝的图与曲线，常常怀有很大的不信任感；而对于存在相当差别，甚至坦率地承认预测的不成功的情况，则是完全理解的。可惜后者较少。近年来，主要在国外进行了多次的“ 考试 ”或者“竞赛”活动：首先委托一个（或几个）单位进行所谓的“目标试验”，亦即需要预测或者预算的试验或实例。其结果是保密的，或者预测前不做试验，预测以后在试验。事先公布有关的土的一般资料、基本试验的数据（为确定有关参数）和目标试验的应力（应变）路径。在全世界或者一定范围征求参赛者（参加目标试验的人不参赛）。全部预测结果上交以后，公布试验结果。一般是召开研讨会，评估或者评分。参赛者也常常进行申辩和 总结。这是一种客观、公正和有权威性的检查比较方式。也是推动岩土工程发展的十分有益的活动和手段。它使我们认识到在岩土工程领域，我们的认识能力和预测能力到底有多高。

岩土工程分析评价的主要包括的内容有哪些?

岩土工程分析评价的内容主要包括： (1)场地的稳定性和适宜性。(2)为岩土工程设计提供场地地层结构和地下水空间分布的参数、岩土体工程性质和状态的设计参数。

岩土工程分析评价的主要包括的内容有哪些

岩土工程分析评价的内容主要包括： (1)场地的稳定性和适宜性。(2)为岩土工程设计提供场地地层结构和地下水空间分布的参数、岩土体工程性质和状态的设计参数。

(4)提出地基与基础、边坡工程、地下洞室等各项岩土工程方案设计的建议。(5)预测拟建工程对现有工程的影响、工程建设产生的环境变化，以及环境变化对工程的影响。

岩土工程分析与评价

岩土工程分析与评价是岩土工程勘察成果整理的核心。它是在各项勘察工作成果整理的基础上，进行的极为重要一项工作。

一.评价的准则评价准则主要包括定性评价与定量评价，应与勘察阶段和工程需要而定。

1.定性评价定性评价是岩土工程评价的首要步骤与基础。对于下列性质的问题，可仅作定性评价：工程选址及场地对拟建工程的适宜性；场地岩土工程条件的稳定性评价；岩土材料的适宜性及工程性质一般描述。

2.定量评价在定性评价的基础上进行，对下列性质的问题宜作出定量评价：岩土的变形性状及其极限值；岩土体的强度及其稳定性与极限值，包括斜坡及地基的稳定；岩土压力及岩土体中应力分布与传递；岩土体及水体与工程建筑物的共同作用；其他各种临界状态的判定问题。

3.定量评价应包括下列两种准则(1)定值法准则——用于常规的定量评价问题。

(2)概率法准则——可用于工程的分析；如风化分析、超越概率分析(一级工程)等等。

二.分析与评价的内容岩土工程分析与评价的主要内容包括：

(1)在整理编辑资料的基础上，对场地的稳定性和适宜性作出评价；(2)分析、统计和选定指标的计算指标，为岩土工程设计提供场地地层结构和地下水空间分布的参数、岩土体工程性质和状态的设计参数；(3)主要进行咨询性工程设计，预测拟建工程施工和运营过程中可能出现的岩土工程问题，并提出相应的防治对策和措施，以及合理的施工方法；(4)提出地基与基础、边坡工程、地下硐室等各项岩土工程方案设计的建议；(5)预测拟建工程对现有工程的影响、工程建设产生的环境变化以及环境变化对建(构)筑物的影响。

岩土工程的分析与评价应以理论为依据，以有关国家规范为准则，参考工程经验；并进行模型试验、施工监测。在对工程进行分析与评价时，要考虑的主要因素有以下几点：

(1)掌握场地的地质背景，场地地貌、地质、水文、气象条件；考虑岩土性质，其非均匀性、各向异性和随时间的可能变化；评估其岩土参数的不确定性，确定最佳值。

(2)必须与工程建设密切结合，充分了解工程结构特点及对地质岩土的要求；分析强度和变形的风险和储备。

不仅仅是分析地质规律，还要切实解决工程实际问题。

(3)分析评价施工环境及对已有工程的影响；参考类似工程的经验，以作为拟建工程的借鉴。

(4)理论依据不足、实践经验不多的岩土工程，可通过现场模型试验和室内试验进行分析评价。

对于重大工程和复杂的岩土工程问题，应在施工过程中进行监测，并根据监测资料适当调整原先制订的设计和施工方案，而且要预测和监控施工、运营的全过程，对工期及造价因素进行评估。

三.分析与评价的方法应采用定性分析评价与定量分析评价相结合的方法来进行。一般的操作程序是：在定性分析评价的基础上，方可进行定量分析评价；即不经过定性分析评价是不能直接进行定量分析评价的。对某些问题则仅作定性分析评价即可，如工程选址及场地对拟建工程的适宜性、场地地质背景和岩土工程条件分析、岩土性状的描述等。

定性分析和定量分析都应在详细占有资料和数据的基础上，运用成熟的理论和类似工程的经验进行论证，并宜提出多个方案进行比较。需要进行定量分析评价的内容是：岩土体的变形性状及其极限值；岩土体的强度、稳定性及其极限值(包括地基和基础)；岩土压力及岩土体应力的分布与传递；其他各种临界状态的判定问题。定量分析可采用解析法、图解法或数值法。其中解析法是使用最多的方法，它以经典的刚体极限平衡理论为基础。

这种方法的数学意义严格，但由于应用时对实际地质体有一定的前提假设条件，以及边界条件的确定和计算参数的选取，也都存在误差和不确定性，甚至有一定的经验性；所以，应有足够的安全储备以保证工程的可靠性。解析法可分为定值法和概率分析法。定值法也称稳定性系数法或安全系数法。它将各种计算参数皆取一确定值。

因稳定性系数就是各种参数的函数，即是K=f(c、ϕ、γ、……)，因而所获得的稳定性系数也是一确定值。为可靠起见，根据工程的重要性和地质条件的复杂程度，一般用安全系数来保证计算的安全度。即在强度上根据经验打一折扣，作为安全储备。

其表达式为：土体原位测试与工程勘察式中：R、S、K、[K]分别为抗力、作用力、稳定性系数和安全系数。而在实际情况中，作为地质体一部分的岩土体，在漫长的地质历史时期中经受过不同性质的构造地质作用、沉积作用等，使得岩土体内部发育有各种类型的不连续面，这使得当今被作为大型工程材料一部分的岩土体，和一般的材料有着本质的区别，即：不连续性、非均匀性是其两大突出的特征。由于这两大特征，使得探讨岩土体在工程作用下的力学演化趋势和稳定性评价十分困难，其根本的原因就是难以确定研究对象的边界条件问题。

另外，由于勘察、取样和分析测试的误差，导致许多参数表现出不确定性，这些值表现出是具有分布性质的随机变量，所以，用统计学和概率论的方法研究岩土体中不均匀性，从概率分布的角度来评价岩土体的稳定性，为确定岩土体安全性找到了一个可行的办法。按破坏概率来量度设计的可靠性，便是将安全储备建立在概率分析的基础上。概率分析法的表达式为：pf=p(K＜1)≤[pf] (8 6)式中：pf、[pf]分别为破坏概率和目标破坏概率。而稳定的概率则可按式(8-7)计算：K=1-pf (8-7)对于确定稳定性系数K 的各种计算参数，需要进行许多次的随机抽样，才能获得K 值的概率分布图(图8-1)，图中阴影部分即为破坏概率。

图8-1 K值概率分布图目前，国内的岩土工程计算，一般都采用定值法。对特殊工程需要时，可辅以概率分析法进行综合评价。

岩土工程勘察技术和方法

岩土工程勘察技术和方法在建筑施工的要求下，对施工的场地进行分析和检测，从而总结出来环境和岩石的特征，这就是岩土工程的勘察内容。通过勘察可以制定相应的文件调查报告，下面根据岩土调查的内容和问题要求总结了一些建议和经验，希望有一定的借鉴作用。

2.岩土工程勘察工作中的常见问题 2.1对岩土地质形态认识错误主要是对有不明地下物体和空洞的埋藏位置、深度、分布形态及其方位的确定等方面存在错误的判定。对岩土界面划分不清：主要是对地质构造和软弱结构面的判定不准，对岩土体和岩石风化程度的界面划分不清，以及不良地质体的地质界面认识不清。对岩土参数测试参数确定不准：主要是对在勘察中比较难取样和难进行试验的岩土(如风化岩、残积土和粗颗粒土等)的各种设计参数(如承载力和变形指标)等难于确定。岩土工程勘察报告书写不规范：勘察报告、地基处理和基坑支护文件编制过于简单，岩土工程分析与评价千篇一律，不能根据工程和地质条件作出合适的评价，勘察报告最重要的“结论与建议”部分，大多数报告太简单。

2.2产生问题的原因分析产生上述问题，主要原因如下。社会大环境方面的原因：尽管国家的法规对勘察市场的范围和程序有明确规定，但由于历史的原因，并且目前国内勘察市场依然混乱，受市场经济转变中竞争的影响，有些公司往往只追求于经济利益，造成了技术上的差错。勘察单位和技术人员方面的原因：主要表现在：勘察单位对勘察工作认识不够，不进行专门试验，往往以常规勘察来对待基坑工程勘察，多数引用本地区以往的经验数据，这样就造成了失误，记录人员没有进行系统的岩士勘察学习与培训，业务素质不强，导致野外记录不清、漏层或土样标签串号致使对地基土评价失误等方面错误。

对国家规范性法规文件的理解存在片面与认识分歧，导致操作错误。

3.岩土工程勘察的重要性 任何工程建筑物都是建造在一定的场地与地基之上，所有工程建设方式、规模和类型都受建筑场地的工程地质条件所制约。地基的好坏不仅直接影响到建筑物的经济和安危，而且一旦出事故，处理困难、因此，在设计每一个建筑物之前，必须进行场地与地基的岩土工程勘察，充分了解建筑场地与地基的工程地质条件，论证和评价场地、地基的稳定性和适宜性、不良地质现象、软弱地基处理与加固等岩土工程的技术决策和实施方案。

实践经验证明，岩土工程勘察工作做得好，设计、施工就能顺利进行，工程建筑的安全运营就有保证。相反，忽视建筑场地与地基的岩土工程勘察，都会给工程带来不同程度的影响，轻则修改设计方案、增加投资、延误工期，重则使建筑物完全不能使用.甚至突然破坏.酿成灾害。

4.岩土工程勘察的方法 4.1工程地质测绘工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作，一般在勘察的初期阶段进行。

这一方法的本质是运用地质、工程地质理论，对地面的地质现象进行观察和描述，分析其性质和规律，并藉以推断地下地质情况，为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地，必须进行工程地质测绘但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地，则可采用调查代替工程地质绘。4.2勘探与取样勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。

应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。物探是一种间接的勘探手段，它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速，能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况，所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。当钻探方法难以查明地下地质情况时，可采用坑探方法。

坑探工程的类型较多，应根据勘察要求选用。勘探工程一般都需要动用机械和动力设备，耗费人力、物力较多，有些勘探工程施工周期又较长，而且受到许多条件的限制。因此使用这种方法时应具有经济观点，布置勘探工程需要以工程地质测绘和物探成果为依据，切避盲目性和随意性。4.3现场检验与监侧现场检验与监测的主要目的在于保证工程质量和安全，提高工程效益。

现场检验的涵义，包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监朋则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。

5.岩土工程勘察理论与经验的关系 (1)岩土工程勘察所涉及的基本理论主要包括土力学理论、工程地质理论、工程力学理论等，这些工程理论都是一种半科学半经验的理论，很多理论是建立在经验的基础上的，如很多公式都是经验公式。

岩土工程问题的解决过程实际上是在理论的指导下，岩土工程技术人员利用自己的工程经验，结合工程实际情况，建立相应本构模型，运用合理适宜参数，加上良好的判断力，解决问题的过程。对岩土工程技术人员来说，扎实的基础理论同丰富的经验、良好的工程判断力是同等重要的。在学习和运用理论的过程中，一定要注意隐藏在公式和规律背后的背景知识和真正实际内涵及其假定边界条件。

而积累经验的过程可分为分析与预测→现场观测→对分析、预测和现场观测结果进行比较、分析、评估和总结3个过程，可见积累经验的过程也离不开理论的`支持。(2)重视规范规程工程建设前，进行岩土工程勘察，查明建设场地的地质条件，对存在或可能存在的问题提出解决方案，对存在的不良地质作用提前采取防治措施，可以有效防。地质灾害的发生。岩土工程勘察涉及的理论包括工程地质理论、工程力学理论、土力理论等许多方面，这些理论不仪有科学性更有实践性，闪此在解决岩上工程的问题时更要注重理论联系实际。

对于技术人员来说常会犯只藁经验轻理论的错误，这是在进行工程勘察过程中要避免的。要精通理论结合自己的实际经验，配合工程的实际情况，建立模型，扎实的理论基础同丰富的经验等重要，在实践中积累经验也要进行理论的升华，所以在实际的勘察过程中要注意理论州实践的结合。还要注意规范、规程。

充分了解要求。防止在工程勘察过程作量布置不足、测量数据不足等问题，了解需要才能更好完成。(3)岩土工程勘察是一种综合性的工程地质调查工作。岩土丁程勘察的日的是：运用各种勘察测试手段和方法，对建筑场地进行调查研究，对修建各种建筑物的地质条件和建设对自然地质环境的影响作出分析判断，分析并提出地基的承载能力。

提供基础设计、施上以及必要时进行地基加固所需要的工程地质和岩土工程资料。所以为了更好地完成工作，就要认真研究设计图样，收集详细的设计材料，包括建筑的性质、规模、荷载、结构等，注意与设计的沟通，允分了解设计的意图，弄清楚拟建物的工程特性，才能做到有的放欠。提交满意的勘察成果。

如果对此认识不足就会妨碍工程勘察的进行，很可能造成延误工期。因此详细了解设计理念就尤为莺要，要注意不能忽视。;。

岩土工程勘察主要内容是什么？

岩土工程勘察的内容主要有工程地质调查和测绘、勘探及采取土试样、原位测试、室内试验、现场检验和检测。最终根据以上几种或全部手段，对场地工程地质条件进行定性或定量分析评价，编制满足不同阶段所需的成果报告文件。

1.查明工程地质条件，并指出有利和不利因素。

2.研究工程地质问题，进行定性和定量评价，作出确切的结论。

3.选择地质条件优良的建筑场址。

4.预测工程修建后可能对地质环境造成的影响，避免人为地质灾害。

5.根据建筑场址的具体地质条件和建筑物特征，提出岩土工程设计方案和施工措施等方面的建议。

6.对重点或高难度岩土工程的施工和运行进行监测。