勘察成果整理资料

勘察成果整理

第七章勘察成果整理

勘察成果整理是在搜集已有资料后，在工程地质测绘、勘探、测试、检验与监测所得各项原始资料和数据的基础上进行的，其主要工作内容是：岩土参数的分析与选定、岩土工程分析评价、反分析和勘察报告的编写。

第一节岩土参数的分析与选取

一、岩土参数的可靠性和适用性

岩土参数的分析与选定是岩土工程分析评价和岩土工程设计的基础。评价是否符合客观实际，设计计算是否可靠，很大程度上取决于岩土参数选定的合理性。岩土参数可分为两类：一类是评价指标，用以评价岩土的性状，作为划分地层鉴定类别的主要依据；另一类是计算指标，用以设计岩土工程，预测岩土体在荷载和自然因素作用下的力学行为和变化趋势，并指导施工和监测。

工程上对这两类岩土参数的基本要求是可靠性和适用性。可靠性是指参数能正确反映岩土体在规定条件下的性状，能比较有把握地估计参数真值所在的区间。适用性是指参数能满足岩土工程设计计算的假定条件和计算精度要求。岩土工程勘察报告应对主要参数的可靠性和适用性进行分析，并在分析的基础上选定参数。岩土参数的可靠性和适用性在很大程度上取决于岩土体受到扰动的程度和试验标准。它涉及到两个问题：

①取样器和取样方法问题；

②试验方法和取值标准问题。

通过不同取样器和取样方法的对比试验可知，对不同的土体，凡是由于结构扰动强度降低得多的土，数据的离散性也显著增大。对同一土层的同一指标，采用不同的试验方法和标准发现，所获数据差异很大。

二、岩土参数的统计分析

由于岩土体的非均质性和各向异性以及参数测定方法、条件与工程原型之间的差异等种种原因，岩土参数是随机变量，变异性较大。故在进行岩土工程设计时，应在划分工程地质单元的基础上作统计分析，了解各项指标的概率系数，确定其标准值和设计值。

岩土参数统计分析前，一定要正确划分工程地质单元体。不同工程地质单元的数据不能一起统计，否则因不同单元体岩土的物理力学性质参数差异较大而导致统计的数据毫无价值。由于土的不均匀性，对同一工程地质单元(土层)取的土样，用相同方法测定的数据通常是离散的，并以一定的规律分布，可以用频率分布直方图和分布密度函数来表示。

三、岩土参数的标准值和设计值

岩土参数的标准值是岩土工程设计时所采用的基本代表值，是岩土参数的可靠性估值。它是在统计学区间估计理论基础上得到的关于参数母体平均值置信区间的单侧置信界限值。母体平均值μ可靠性估值f k(即标准值)按下式求得：

P（μ < fk） = a

α为风险率，是一个可以接受的小概率，符合上式的是单侧置信下限。当采用此下限值作为设计值时，意味着参数母体平均值可以推断为一个大概率大于设计值，而仅有一个小的风险率可能会小于此值。在岩土工程勘察成果报告中，应按下列不同情况提供岩土参数值：

(1)一般情况下，应提供岩土参数的平均值(fm)、变异系数（δ）、数值范围和数据的个数(n)。

(2)承载能力极限状态计算需要的岩土参数标准值应按式(fk=rsfm)计算；当设计规范另有专门规定的标准值取值方法时，可按有关规范执行。正常使用极限状态计算需要的岩土参数宜采用平均值。评价岩土性状需要的岩土参数应采用平均值。

(3)当用以分项系数描述的设计表达式计算时，岩土参数的设计值fd可按下式计

算：fd＝fk / γ

式中：γ——岩土参数的分项系数，按有关设计规范的规定取值。

第二节岩土工程分析评价

一、分析评价的内容和要求

岩土工程分析评价是勘察成果整理的核心内容。它是在各项勘察工作成果和搜集已有资料的基础上，依据工程的特点和要求进行的。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。

(3)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。

为了做好分析评价工作规定的各项内容，要求做到以下各点：

(1)必须与工程密切结合，充分了解工程结构的类型、特点和荷载组合情况，分析强度和变形的风险和储备。不仅仅是分析地质规律，而要切实解决工程实际问题。

(2)掌握场地的地质背景，考虑岩土材料的非均匀性、各向异性和随时间的变化，评估岩土参数的不确定性，确定其最佳估值。

(3)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足尺试验进行分析评价。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。

二、分析评价的方法

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；换言之，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应性、场地地质背景和工程地质条件分析、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。

1、定量分析评价的内容

(1)岩土体的变形性状及其极限值。

(2)岩土体的强度、稳定性及其极限值，包括地基和基础、边坡和地下洞室的稳定性。

(3)岩土压力及岩土体应力的分布与传递。

(4)其他各种临界状态的判定问题。

2、定量分析的方法:定量分析可采用解析法、图解法或数值法。

（1）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。

A．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：

Ｋ＝Ｒ/ Ｓ≥［Ｋ］

式中：R、S、K、［Ｋ］——分别为抗力、作用力、稳定性系数和安全系数。

B．概率分析法

由于岩土性质的差异性以及勘探、取样和测试的误差，导致许多参数并不是一个确定值，而是具有某种分布的随机变量，所获取的稳定性系数亦相应为随机变量。因而采用概率分析法进行稳定性评价更为合理，即按破坏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。

概率分析法的表达式为：

Ｐf＝Ｐ（Ｋ＜1）≤［Ｐf ］

式中：Pf、［Ｐf ］——分别为破坏概率和目标破坏概率。而稳定的概率则为：

Ｒ＝１－Ｐf

对确定稳定性系数 K 的各种计算参数需要进行许多次随机抽样，才能获得K 值的概率分布图（图1）。