1996关于岩土设计参数标准值计算公式的讨论
岩土工程设计可靠度分析与计算方法
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。
用标贯试验锤击数据确定粘性土地基承载力方法探讨
用标贯试验锤击数据确定粘性土地基承载力方法探讨段新胜顾湘摘要：通过对实际工程不同勘探方法对比研究，提出了用标贯试验锤击数确定粘性土地基承载力标准值的有效方法。
关键词：标贯试验锤击数标准值地基承载力标准值THE METHOD RESEARCH TO DETERMINE GROUNDSTANEARD VALUEOF BEARING CAPACITY BYSTANDARD PENETRATIONDuan Xinsheng,Gu XiangAbstract：Through contrasting of the results of different geotecnical investigation methods in several engineering project the effective methods to determine ground standard value of bearing capacity by standard penetration is presented.Key words：standard vaiue of standard penetration, ground standard value of bearing capacity▲众所周知，标贯试验是一种勘探与原位测试合二为一的地基勘察方法，这种方法可简单快捷地确定粘性土地基承载力标准值，故在我国和世界大多数国家都得到广泛应用。
但目前在实际勘察工作中存在的普遍问题是在同一地质单元的同一层土中，标贯试验锤击数的离散性太大，使得用《建筑地基基础设计规范》(GBJ7—89)中公式5—6(即本文(1)式)计算出的标贯试验锤击数标准值N会出现小于该层土标准贯入试验锤击数最小值的不合理现象，致使难以用该规范提供的附表5—9(即本文表1)来确定粘性土地基承载力标准值。
N＝μ-1.645σ=μ(1-1.645δ)(1)式中：N—标贯试验锤击数标准值；μ—标贯试验锤击数平均值；δ—变异系数。
岩土参数计算
n11i m i n ϕϕ==∑根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)，表征岩土工程性质的主要参数的特征值：⑴ 岩土参数的算术平均值：根据公式：∑=Φ=Φni i n m 11 （3-1）⑵ 岩土参数的标准差：根据公式：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=∑∑=n i i i fn n 122111φφσ （3-2） ⑶ 岩土参数的变异系数：根据公式：mfφσδ= （3-3）上几式中： Φm -算术平均值，σf -标准差，δ-变异系数Φi ——岩土的物理力学指标数据；n-参加统计的数据个数。
① 先用公式（3-1）和《物理力学指标统计表》求含水比αw 、液塑比Ir 的平均值a w 、r ；② 根据a w ，I r 查《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）（用线性插值法）得f 0；③ 根据公式（3-2）和（3-3）分别求w a , Ir 的标准差f σ和变异系数δ； ④ 求综合变异系数δ和回归修正系数f ψ，查表得第二指标的折算系数ξ，根据公式：21ξδδδ+=得δ，根据公式：δψ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=2918.7884.21n nf 得f ψ。
④ 根据公式：fak f f ψ⨯=0求承载力ak f 。
预估单桩竖向承载力如下：⑴ 静压预制桩：据勘察成果，按预制桩规格为450mm ×450mm 的方桩，桩端进入圆砾⑥层2m 。
取ZK10号钻孔估算静压预制桩单桩竖向极限承载力Q u =4651.3kN （《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72—2004）中式 D.0.1p ps i sis u A q l q u Q ⋅+⋅=∑s β）。
单桩竖向承载力特征值R a = Q u /K=2326kN （K=2） 最终单桩竖向承载力应通过现场静载荷试验确定。
⑵ 钻（冲）孔灌注桩：据勘察成果，桩径按2000mm ，桩端进入泥岩⑦层1.5m 。
取ZK10号钻孔估算单桩竖向极限承载力Q u =195722kN （《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72—2004）中8.3.12条∑∑==++=ni ni p pr ri sir r i sis s A q h q u l q u Q 11u ）。
理正岩土常见问题
常见问题边坡1．在边坡稳定分析中，土体中的孔隙水压力有几种计算方法，他们的区别是什么？答：两种，分别为近似方法计算、渗流方法计算。
区别是：前者认为孔隙水压力等于静水压力，是一种近似方法；后者是精确计算孔隙水压力。
需要通过读入渗流软件计算结果才能实现。
2．边坡软件中，如何考虑锚杆作用？答：软件要求输入锚杆抗拉力、锚杆总长、锚固段长度、锚固段周长、粘结强度等参数，当锚杆穿过圆弧滑动面时，则锚杆的有效作用力=min{锚杆抗拔力、锚杆抗拉力}锚杆抗拔力=圆弧滑动面外锚杆锚固段长度*锚固段周长*粘结强度锚杆抗拉力=锚杆抗拉力3．锚杆的抗拉力交互的是标准值还是设计值？粘结强度是标准值还是设计值？答：标准值和设计值的概念是在锚杆设计时用的，由于软件不设计锚杆，而是应用锚杆提供的锚杆力的分力作用在滑面上，使得抗滑力增加或下滑力减少，来计算边坡的稳定。
锚杆力=Min﹛抗拉力，锚固体周长*锚固长度*粘结强度﹜。
在软件中，交互的数值在软件中被直接使用，软件不做任何修正。
94．土工布或锚杆的抗拉力和水平间距的关系是什么？答：软件是先用交互的抗拉力除以水平间距，得出单位宽度的抗拉力，以单位宽度的抗拉力带入计算。
如果土工布时满铺的，水平间距要输入1，抗拉力输入单位宽度土工布的抗拉力。
5．边坡软件出现滑动面总在坡的表皮时，怎样处理？答：此现象主要发生在边坡坡面部分为无粘性土的情况。
处理方法：（1）适当输入较小的粘聚力，再计算；（2）在建模时，把坡地表层加一个薄区域，模拟面层处理（3）用“给定圆弧出入口范围搜索危险滑面”方法计算6．软件是否考虑锚杆力法向分力产生的抗滑力？答：软件可以考虑锚杆力法向分力产生的抗滑力，但要注意在“加筋”表中有个参数“法向力发挥系数”，该值输0则表示不考虑法向分力产生的抗滑力。
7．通用方法的有效应力法的公式中，条块受到的浮力U的计算公式是什么？答：公式为：U=（h1+h2）/2×b×10h1、h2-----土条左右侧的水高b------土条宽度8．通常情况下认为：“简化Bishop法不适用于折线滑动法”，软件为何采用？答：传统意义上经典简化Bishop法确实只能应用在圆弧滑面上，但是在岩土力学杂志的论文中有学者提出了扩展简化Bishop法，可以用于非圆弧滑面安全系数的求解，理正软件正是参考了这种算法。
岩土工程分析评价和成果报告编写
建议标准值 0.10
0.30 0.30 0.50 0.30 0.10 0.10 0.30
12
Ingles建议的不同岩土的变异系数
岩土参数 无侧限抗压强度
孔隙比 重度
粘粒含量
范围值 0.06-1.00 0.13-0.42 0.01-0.10 0.09-0.70
建议标准值 0.40 0.25 0.03 0.25
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…)
35
定值法
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。
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。
33
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。 定量分析可采用解析法、图解法或数值法。
23
f
1 n 1
n i 1
i2
n
i
i 1
n
2
24
25
岩土参数设计值公式
d
k
是岩土参数的分项系数，
按有关设计规范规定取值。
26
岩土参数的标准值和设计值
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。
(完整版)岩土参数计算
n 11i m i n ϕϕ==∑根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)，表征岩土工程性质的主要参数的特征值：⑴ 岩土参数的算术平均值： 根据公式：∑=Φ=Φni i n m 11 （3-1） ⑵ 岩土参数的标准差： 根据公式：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=∑∑=n i i i f n n 122111φφσ （3-2） ⑶ 岩土参数的变异系数： 根据公式：m f φσδ= （3-3）上几式中： Φm -算术平均值，σf -标准差，δ-变异系数Φi ——岩土的物理力学指标数据；n-参加统计的数据个数。
① 先用公式（3-1）和《物理力学指标统计表》求含水比αw 、液塑比Ir 的平均值a w 、I r ；② 根据a w ，I r 查《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）（用线性插值法）得f 0；③ 根据公式（3-2）和（3-3）分别求w a , Ir 的标准差f σ和变异系数δ； ④ 求综合变异系数δ和回归修正系数f ψ，查表得第二指标的折算系数ξ，根据公式：21ξδδδ+=得δ，根据公式：δψ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=2918.7884.21n nf 得f ψ。
④ 根据公式：fak f f ψ⨯=0求承载力ak f 。
预估单桩竖向承载力如下：⑴ 静压预制桩：据勘察成果，按预制桩规格为450mm ×450mm 的方桩，桩端进入圆砾⑥层2m 。
取ZK10号钻孔估算静压预制桩单桩竖向极限承载力Q u =4651.3kN （《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72—2004）中式 D.0.1p ps i sis u A q l q u Q ⋅+⋅=∑s β）。
单桩竖向承载力特征值R a = Q u /K=2326kN （K=2）最终单桩竖向承载力应通过现场静载荷试验确定。
⑵ 钻（冲）孔灌注桩：据勘察成果，桩径按2000mm ，桩端进入泥岩⑦层1.5m 。
取ZK10号钻孔估算单桩竖向极限承载力Q u =195722kN （《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72—2004）中8.3.12条∑∑==++=n i ni p pr ri sir r i sis s A q h q u l q u Q 11u ）。
如何理解参数的修正系数
如何理解参数的修正系数？统计修正系数计算时，公式括号中的正负号如何选择?不利组合具体情况下怎么考虑?除了抗剪强度取负值外，还有那些指标通常取负值或那些指标可以取负值?另外，统计修正系数一般情况下在0.75-1之间，如果计算出来是负数或大于1，是不是计算结果就不能用了呢?对于岩土参数的统计规范有规定，对于原住测试该怎么统计呢，是按照规范的公式，还是按平均值-1.645σ?答复:《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)给出了岩土参数标准值φk 的计算公式:式中正负号的选用取决于指标的性质，如对于抗剪强度指标，应取负号。
为什么对抗剪强度标准这样的参数需要取负号呢?什么指标需要取正号呢?这还必须从概率统计的基本原理说起。
统计修正系数是对土性指标的平均值因变异性而进行的修正，平均值乘以修正系数以后称为标准值，标准值是具有概率意义的代表性数值或者称为取用值。
岩土参数的标准值是岩土工程设计的基本代表值，是岩土参数的可靠性估值。
对岩土设计参数的估计，实质上是对总体平均值作置信区间估计。
在勘察工作中取土试样或者作原位测试测定岩土的性状和行为，其目的是希望了解岩土体的总体的性状和行为，取土试验或作测试工作是一种抽样的手段，而非目的。
抽样所得的子样，包括试验的结果和原位测试的结果都是抽样得到的子样，这些子样并非我们的终极目标。
例如，我们取土作三轴试验，求得的强度指标仅是所取的土样的性状，这些指标在多大程度上反映了整个土层的实际性状呢?我们感兴趣的不是几筒土样，而是整个土层，需要了解的是整个土层强度的平均趋势，也就是需要了解强度指标的总体。
如何从子样的数据中得出关于总体的结论呢?这种方法在统计学中称为统计推断，就是从有限的样品的结果出发来估计总体的特征，从特殊的抽样数据来推断一般的总体特征的方法。
在采用统计学区间估计理论基础上，可以得到的关于参数总体平均值置信区间的单侧置信界限值:为了便于应用，也为了避免工程上误用统计学上的过小样本容量(如n=2、3、4等)，在规范中不宜出现学生氏函数的界限值。
简析岩土工程勘察规范中一些常用计算公式的运用
简析岩土工程勘察规范中一些常用计算公式的运用摘要：各项工程建设在设计和施工前，必须按基本建设程序进行岩土工程勘察。
岩土工程地质勘察是工程设计的先决条件，本文从利用岩土工程勘察资料来推断场地土的区域分布规律，利用岩土工程勘察资料来预测场地土的岩土工程性质方面做出评价，使勘察成果更直接、方便地满足设计的需要Abstract: Before the design and construction of various pre-construction, according to construction procedures there must be basic geotechnical engineering investigation. Geotechnical engineering geological survey is a prerequisite. From the use of geotechnical site survey data this paper make a geotechnical assessment to infer the regional distribution of the soil, the use of geotechnical site survey data to predict the nature of soil to of the survey results more directly and easily to meet the design needs.关键词：场地土类别划分，剪切波速，地震液化判别，液化指数，双桥探头静力触探，预制桩单桩竖向极限承载力标准值。
Key Word: site soil type, shear wave velocity, seismic liquefaction, liquefaction index, double-bridge probe CPT, ultimate bearing capacity of precast piles Pile the standard value中图分类号：U442文献标识码：A 文章编号：引言岩土工程勘察报告是工程地质勘察的最终成果,是建筑地基基础设计和施工的重要依据。
6岩土工程设计荷载取值与安全度控制方法
由于技术发展的侧重面不同，上部结构和地基基础的 设计方法处于不同的发展阶段。上部结构比较早地开 始实行了向概率极限状态设计的过渡，而地基基础则 仍处于总安全系数设计阶段（例如桩基设计、挡土墙 设计），甚至有些部分尚停留在容许应力设计阶段 （例如地基承载力设计）。
目前由于上部结构与地基基础设计原则的不统一，各 种规范执行不同的荷载规定，设计值与标准值混用； 不同规范按不同的安全度标准建立评价体系，给设计 人员带来太多的麻烦，造成很多误解。其结果是要么 可能造成浪费，要么可能造成潜在的危险。
岩土的变形是建筑物的正常使用极限状态验算的“作 用”，也是造成建筑物承载力极限状态的“作用”之 一。
建筑物承受变形的能力，即允许变形值，是极限状态 验算时建筑物的“抗力”。
《建筑地基基础设计规范》中的允许变形值，有些是 正常使用极限状态验算的抗力，有些则是承载力极限 状态的抗力。[5]
勘察设计阶段是控制工程安全度的主要阶段，如果在设 计阶段的安全度控制就有缺陷，设计安全度不足，或者 对岩土体的工程性状的认识有偏差，设计参数的取值存 在问题，或者设计计算模式没有反映工程的主要机理， 安全系数的取值过低，或者甚至发生漏项和缺项。
承载力极限状态与正常使用极限状态是两种不同性质 的极限状态控制方法。对应于结构或结构构件达到最 大承载力或不适于继续承载的变形的状态称为承载能 力极限状态。对应于结构或结构构件达到正常使用或 耐久性能的某项规定限值的状态称为正常使用极限状 态。
承载能力极限状态可理解为结构或结构构件发挥允 许的最大承载能力的状态。结构构件由于塑性变形 而使其几何形状发生显著改变，虽未达到最大承载 能力，但已彻底不能使用，也属于达到这种极限状 态。疲劳破坏是在使用中由于荷载多次重复作用而 达到的承载能力极限状态。
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(1)螺旋包扎法。 绷带卷斜行缠绕，每卷压着前面的一半或三分之一。此 法多用于肢体粗细差别不大的部位。
(2)环形包扎法。
常用于肢体较小部位的包扎，或用于其他包扎法的开始
和终结。包扎时打开绷带卷，把绷带斜放伤肢上，用手
压住，将绷带绕肢体包扎一周后，再将带头和一个小角
反折过来，然后继续绕圈包扎，第二圈盖住第一圈，包
通风处休息。
3：在肚脐上抹点风油精。
4.出行防晒
5.别等口渴才喝水
2021/7/24
9
1.指南针. 2.观日出日落. 3、晚上看北斗七星勺柄方向 4、看大树的树冠,浓密的为南,树干上的青苔,色深的为北. 5.树的枝叶——南侧茂盛,北侧稀疏； 6立竿见影——在地上垂直树立一根杆子,上午影子指向西北,下午影 子指向东北,影子最短时是正中午,这时影子指向正北方； 7.观察北极星——它的正下方就是正北方,顺时针 即是东,南,西方； 8.观察蚂蚁的洞穴——大都是朝南的； 9.观察岩石——布满青苔的一面是北侧,干燥光秃的一面为南侧； 10.手表辨别——你所处的时间除以2,再把所得的商数对准太阳,表盘 上12所指的方向就是北方.
2021/7/24
12
地基承载力特征值计算公式探讨
地基承载力特征值计算公式探讨Prepared on 22 November 2020地基承载力特征值计算公式探讨贾文华1【摘要】 在现有的理论计算公式基础上，结合我国现行的建筑勘察设计体制，推导出适用于岩土工程师的承载力计算公式，在基础宽度和埋置深度未定情况下，直接计算天然地基承载力特征值。
关键词 承载力特征值 载荷试验 计算公式 适用条件1 概述在岩土工程勘察中，确定地基土承载力是一个核心问题，也是勘察专业必须向结构设计提供的重要设计参数，其数值的大小，关系到能否利用天然地基、采用的基础形式以及有无必要进行地基加固处理，直接影响建构筑物的安全和工程投资。
确定地基土承载力有多种途径，可大致归纳为三种：载荷试验或其他原位测试、理论公式计算、工程实践经验。
其中载荷试验最直接准确，对地基基础设计等级为甲级的建筑是要求必须做的试验项目，而对于其他大量勘察对象，由于试验条件以及工期费用等因素，还不能普遍采用。
另一方面，在新颁布的国标《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）中，取消了与土的物理性质指标相对应的承载力表，这就使得理论计算这一传统方法重新引起人们的重视。
但是，在具体工程应用时，岩土工程师注意到，现有的计算公式中存在若干不确定性，一些参数难以准确取值，计算结果可信度不高。
本文试图就这个问题进行探讨，寻求适用于岩土工程师的理论计算公式。
2 计算公式推演在土力学理论发展过程中，不少学者从不同角度提出地基承载力计算公式，具有代表性的主要有Terzaghi 、Vesic 、Hanson 等。
现行的国家和行业规范中，有《建筑地基基础设计规范》和《高层建筑岩土勘察规程》推荐的计算公式；前者以控制地基中塑性变形区即P 1/4理论为基础，后者则定位于极限平衡理论。
这些公式形式有所不同，在承载力系数取值以及计算参数选取上有差异，但都给出了极限平衡或一定的塑性变形状态下地基土的承载能力，具有代表性的是Vesic 公式，形式如下：)1(21 k c C o q q C N d N b r Nr fu ••+•••+••••=ζγζγζ式中：f u ：地基极限承载力（kPa ）；1. 中国兵器工业北方勘察设计研究院Nr 、 Nq 、Nc ：承载力系数；ζr 、ζq 、ζc ： 基础形状修正系数，与基础长度、宽度以及土的内摩擦角φ有关；b 、d ：分别为基础宽度、埋置深度（m ）；γ、γo ：基础底面以上和基底以下直接持力层的平均有效重度（KN/m 3）； C k ：由持力层组合条件下确定的粘聚力标准值（kPa ），一般可取基底下一倍基础宽度范围内的加权平均值。
【岩土设计】内摩擦角φ、和内聚力C取值问题的答疑
内摩擦角φ、和内聚力C取值问题的答疑
岩土工程的发展到今天,准确计算出土体抗剪强度指标的大小对于评估岩土工程的安全性和经济性有着十分重要的意义.土的抗剪强度指标是岩土工程中最重要的参数之一,是合理设计的基石.目前,工程上用的c、φ值,多采用直剪试验获取,存在许多问题.
首先,试验的真实性影响.这个主要是人为因素,勘察市场的混乱往往是利益的驱使,往往是对勘察工作不重视的结果,一方面,市场混乱导致大家皆相互压价,以得取工程,而监理制度出现,又打压了少钻、不钻的现象,无疑将利润指向试验这块小肥肉；另一方面,仪器的精度和试验的个数导致实验数据离散性大,导致试验数据要比经验数据更不科学,所以大家竞相采用经验数据,而忽略试验数据.这就导致快速出试验数据的市场大好.
再者,规范对实验数据的规范不够,说法不一.《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011附录E中,要求用内摩擦角标准值和黏聚力标准值；《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012要求有效应力强度指标；《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002又提出了等效内摩擦角的感念以及内摩擦角的折减；其他如水利水电工程地质勘察规范、碾压式土石坝设计规范等都要求抗剪强度计算标准值求取小值平均或概率分布的某个分位值.综上,各种指标和要求,每家规范都有自己的
一个标准,导致工程师在选用上有时难以达到规范要求,有时出于效率要求只给个保守经验值.
最后,以西南红粘土的勘察c、φ值为例管总窥豹,看一下土工试验数据的重要性.西南红粘土c值50～160kPa,但是,以工程中的取值一般都是在30～60不等,一旦取了经验值,就无形中造成了极大的浪费.安全固然重要,但是经济也已登上舞台,过高的施工费用的设计是站不住市场的,更是没有出路.。
岩土计算取值原则
2.2 地基反力系数cz的确定对于地基反力系数的确定，不同的学者有各自的看法。
综合起来如图3［2］所示。
式中：Z为深度，K为比例系数，n为指数，反映地基反力系数随深度而变化的情况。
就图3的四种地基反力系数分布而言，其图形丰满程度由左向右依次降低，亦即在相同的桩、土条件下，土反力按上述图式次序依次降低，以张氏法获得的地基反力为最大，C法次之，m法再次之，K法为最小，再由图4可看出在超固结粘土中桩身计算弯矩与实测值相比较可见，四种图式正好与上述顺序相反［4］。
因此，实用时，应根据土质来选择以何种图式较为适宜。
一般说来，m法和C法适用于一般粘性土和砂性土，而对于超固结粘性土、地表有硬层的粘性土和地表密实的砂土等情况可考虑采用常数法(张氏法)。
我省较为普遍的是红粘土地基，一般在接近地表面的土层，其含水量低、物理状态较坚硬，水平抗力系数高，具有超固结性。
因此，地基系数采用常系数法。
即cz=const=k。
4.6.2 水平荷载作用下弹性桩的计算水平荷载作用下弹性桩的分析计算方法主要有地基反力系数法、弹性理论法和有限元法等．这里只介绍国内目前常用的地基反力系数法。
地基反力系数法是应用E．文克勒(Winlder，1867)地基模型，把承受水平荷载的单桩视作弹性地基(由水平向弹簧组成)中的竖直梁，通过求解梁的挠曲微分方程来计算桩身的弯矩、剪力以及桩的水平承载力。
1．基本假设单桩承受水平荷载作用时，可把土体视为线性变形体，假定深度z处的水平抗力等于该点的水平杭力系数与该点的水平位移的乘积，即F=KX此时忽略桩土之间的摩阻力对水平抗力的影响以及邻桩的影响。
地基水平抗力系数的分布和大小，将直接影响挠曲微分方程的求解和桩身截面内力的变化。
图4—23表示地基反力系数法所假定的4种较为常用的kx分布图式：(1)常数法：假定地基水平抗力系数沿深度为均匀分布，即是kx=kh。
这是我国学者张有龄在二十世纪30年代提出的方法，日本等国常按此法计算国也常用此法来分析基坑支护结构。
岩土力学试验及参数取值
一、概述1、岩土力学试验及参数取值的意义“岩土力学试验”——对岩土体的力学性质进行观测和度量，得到岩土体的各种物理力学指标的试验工作。
岩土体的力学性质：承受力的作用而发生变形的性能（变形性）；抵抗力的作用而保持其自身完整的抗破坏性能（抗破坏性）。
“岩土力学参数取值”——为了建筑物承载力和变形相容的要求，必须对其岩土力学特性进行现场和室内试验工作，以获得合理的、可靠的用于建筑物变形问题和稳定性评价的力学参数。
岩土力学参数取值：岩土体结构的差异性；岩土体特性构成岩土工程的特殊性和复杂性。
2、岩土力学试验及参数取值在岩土工程中的作用Terzaghi的有效应力原理建立在压缩试验中孔隙水压力的测试基础上；Darcy定律（达西定律）建立在渗透试验基础上。
反映水在岩土孔隙中渗流规律的实验定律；摩尔—库仑定律、各种岩土体本构模型几乎都建立在试验分析的基础之上。
高层建筑、水电枢纽、公路桥梁与隧洞的兴建是否经济、合理大部分取决于岩土的工程性质。
渗透试验三轴剪切试验测定土体在三向应力作用下的抗剪强度参数——内摩擦角υ角和粘聚力C值。
二、试验成果综合整理方法1目的：对各项分散的试验成果进行分析、归纳，使他们能更好的反映岩石、岩体的物理力学性质，揭露其内在规律，提出试验最佳值或给定置信概率的试验参数标准值。
2成果整理的步骤1）根据试验大纲的要求和地质描述资料，对全部试验资料进行逐项、逐类的检查、核对、分析试验成果的代表性、规律性和合理性。
2）将试验结果按已划分的工程地质单元进行分类、归纳，编制单项试验成果表和各项试验成果汇总表。
3）采用适当的成果整理方法，对各项试验成果进行综合整理，提出各项试验成果的最佳值或标准值。
三、岩块力学试验岩块单轴压缩变形试验——测试岩块在单轴压缩荷载作用下，随着荷载的不断增加而产生的轴向变形、横向变形以及破坏时的荷载和变形。
以此可确定反映岩块强度特性——单轴抗压强度和变形特性——（弹性模量和泊松比）岩块强度——岩块受力时抵抗破坏的能力，由强度指标表征。
岩土参数的分析与选取
第一节岩土参数的分析与选取一、岩土参数的可靠性岩土参数是岩土工程设计的基础。
岩土工程评价是否符合客观实际，岩土工程设计是否可靠，很大程度上取决于参数选取的合理性。
因此,要求所选用的岩土参数必须能够正确地反映岩土体在规定条件下的性状,能比较真实地估计参数真值所在的区间，从而能够满足岩土工程设计计算的精度要求.岩土参数可分为两类:一类是评价指标，用于评价岩土的性状，作为划分地层、鉴定类别的依据;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的基本特性，能够较准确地估计岩土参数所在区间.适用性是指参数能满足岩土工程设计的假定条件和计算精度要求。
在对岩土工程评价时应对所选参数的可靠性和适用性进行分析,并在此基岩土参数的可靠与否主要取决于两方面的因素:一是岩土结构受扰动的程度；二是试验方法和取值标准。
岩土试样从地层中取出到实验室进行再制样的过程中，土样原来的应力状态及结构均不同程度地受到了扰动。
不同的取样方法,所取土样的质量等级不同，对土的扰动程度亦不相同。
例如,对于淤泥质黏土采用厚壁取土器锤击法较采用薄壁取土器压入法取样,无侧限抗压强度可降低35％~40% 。
此外，在实验室制试样过程中，对土样亦有不同程度的扰动。
试验方法对岩土参数也有很大影响，对于同一地层的同一指标，用不同试验标准所得的结果会有很大误差，例如，土的抗剪强度试验可用下列方法测定，而其结果则各不相同。
方法有：①室内静三轴试验；②室内直剪试验；室内无侧限抗压强度试验；④原位十字板试验等.因此,进行岩土工程分析评价与设计时，首先要对岩土参数的可靠性和适用性进行分析评价，对土样从采取、制备及测试方法要有全面合理选用。
二、岩土参数的统计分析（一）工程地质单元体的划分由于自然界中的岩土体成生条件和所处环境的不同，导致岩土体的性质具有明显的非均一性和各向异性。
桥梁桩基础设计的岩土参数标准值统计应用
桥梁桩基础设计的岩土参数标准值统计应用桥梁桩基础设计的岩土参数标准值统计应用第6期(总第150期)2Ol0年l2月中国后支暑张CHINAMUNICIPALENGINEERINGNo6(SeriaINo.150)Dec.2010桥梁桩基础设计的岩土参数标准值统计应用窦文俊,卢永成,黄虹,高大铭(上海市政工程设计研究总院.上海200092)摘要:现行岩土工程勘察规范(国标)及公路规范中岩土参数,岩石强度标准值的确定,基本上吸取了适用于小样本的t分布统计方法.通过对东海大桥陆上段桥梁各墩的沉桩施工及静力触探标准值的统计分析表明.为保证各墩台岩土参数标准值95%的置信概率,在工程详勘阶段应按规范采用小样本统计.因此,对于长大桥梁.如高架道,大型立交,长大引桥等,应根据土层,土质均匀性变化情况合理划分区段进行统计,而对桥梁大型基础则应单独统计关键词:桥梁桩基础;岩土均匀性:变化随机性;小样本统计;划分区段:岩土参数标准值中图分类号:U442.2文献标识码:A文章编号:1004—4655(2010)06—0065—041岩土参数标准值统计计算1.1岩土参数标准值计算式…GB50021--2001《岩土工程勘察规范》指出,计算承载能力极限状态所需的岩土参数标准值按式(1)计算.当设计规范另有专门规定的标准值取值方法时.可按有关规范执行岩土参数的标准值是岩土工程设计的基本代表值,是岩土参数的可靠性估值.采用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:=咖±:(1±—)=(1),/n=(1±6)(2),/n式中:为岩土参数平均值,咖:∑/n;为统l计学中的学生氏函数的界限值.一般取置信概率为95%,相应的风险概率5%;为场地的空间均值标准差,按式(3)计算;n为样本数;为岩土参数的变异系数,按式(4)计算;为统计修正系数.or=F(L)(3)=(4)式中:r()为标准差折减系数.可用随机场理论方法求得.考虑到尚未完全实用化.按近似公式计算标准差折减系数r(L)=士;,为岩土参数的,/Fb标准差,见式(5).收稿日期:2010—09—29VI咖一(2/nj=m(5)由式(1),式(2)可通过简化拟合成样本容量的显函数形式::{x/+1(6),/【J由此得:刈±击X/±{V+}…,nLnJ1.2学生氏t分布适用于小样本推断英国统计学家哥塞特(Gosset)于1908年以"Student"的笔名发表了t变量的分布规律.故名为学生氏t分布..哥塞特在1899年担任一家酿酒厂化学技师,从事试验和数据分析工作.接触的样本量较小(4,5个),通过大量实验数据积累,发现了t分布规律,其价值特别适用于随机变量的小样本推断当n≥30时,可证实t分布与常态分布几乎没有差别反之,对式(7)使用时,要避免工程上误用统计学上的过小样本用量,如=2,3,4等E23.式(1),(7)表明,岩土参数标准值与～有关.决定于统计对象的样本数及其变异系数6.图1为与,的关系图.51O1520253On图1y.与,7,6关系图65中圄千跋z窦文俊,卢永成,黄虹,等:桥梁桩基础设计的岩土参数标准值统计应用2OlO年第6期按图1可作如下讨论:1)当n<6时,随n的增减有很大变化,随着6的增大其变化越显着.图1中n<5的曲线段,是对平均值折减最大的区段.由于桥梁工程的特点,每个墩台基础的安全应具有相同的保证率.JTGD63—2007《公路桥涵地基与基础设计规范》对岩石极限强度标准值统计计算.要求n≥6是合理的对一个大型墩,台基础现实的规模,样本数将需要6～9个,随变异系数增大而取高值2)随着的增大.不同6的曲线相互靠拢.的影响相应减弱,的增大削弱了对平均值的折减¨2.引.在实际工程中.样本数量在一定程度上反映工程场地的规模.如东海大桥陆上段长达2.4km的实例看.应根据场地范围土层,土质的变化情况.进行合理划分区段,分别按区段进行统计.可较好地保证各区段墩台的设计参数标准值的保证率(95%置信概率).2东海大桥陆上段静力触探Ps标准值统计分析实例2.1工程概况[4东海大桥陆上段全长约2.4km.位于长江角洲人海口东南前缘.地貌属潮坪类型在距原大堤330m范围内为占河道区.其余场地土层分布均属正常沉积区东海大桥为上,下行分离的独立桥梁.上部结构为4～6跨一联的预应力混凝土连续梁.跨径30m标准桥宽15.25in+1.00m+15.25m.匝道标准宽单车道为7.75m,双车道为9.5m因此两侧设有匝道处的桥面总宽达50nl左右下部结构为+600mm PHC管桩基础,Y型钢筋混凝土桥墩设计荷载:汽车一超20级,挂车一120,并以集装箱拖挂车按前,后车轴距为10m排列布置进行校验.正常沉积区墩基础持力层选用⑦层灰黄色粉砂,埋藏深度30.0～34.3m.层厚6.5～14.1m,密实,土质不均,属中一低压缩性土;上覆⑦一层草黄色砂质粉土,厚3.5～8.3Ill,中密,土质均匀,属中压缩性土;下卧为⑦⑦层粉细砂,密实,属中一低压缩性土.2层厚度>29In墩基础+600mmPHC管桩进人持力层⑦,之层一般为4I11左右.采用6～8t3种型号的柴油锤进行沉桩施_T.2.2墩基础持力层均匀性的沉桩反应由位于正常沉积区的64个墩(11号～74号)的沉桩施T情况表明.有48个墩基础的桩100%达到设计标高.占总数的75%.16个墩基础的桩存在沉桩未能达到设计标高的情况.约占总数的25%将沉桩情66况分2个类型1类:48个墩.每墩22～29根桩.平均26根/墩.基础桩100%达到设计标高2类:4个墩,每墩26～36根桩,平均31根/墩,基础桩达到设计标高的为82.8%～93.5%.平均87.5%.3类:12个墩,每墩28～36根桩,平均31根/墩,基础桩达到设计标高的为3.6%～74.2%.平均36.7%根据单桩承载力及强度,沉降要求.本T程桥墩桩基持力层取用⑦.层是合理的:按本地区地基基础设计规范及沉桩经验.用D62,MH72B柴油锤通常也是适用的但上述沉桩施工发生约25%的桩未达设计标高的情况.主要是沉桩的最后贯人度过小.如3类基础沉桩的最后贯入度平均值仅为2.77～1.20mrn/i~. 超过了沉桩设备正常使用的控制范围打人桩的沉桩施工,设计时一般应了解工程地质勘察对场地进行的原位测试成果.如静力触探的比贯入阻力值,标准贯人击数Ⅳ等.沉桩难易程度往往是原位测试结果的实际反映本]二程的工程地质勘察报告提供了较全面的原位测试成果.实际沉桩施工时出现持力层端阻力超过了预期的情况.因此对,Ⅳ值作进一步分析,评价.2.3墩基础Ps标准值的统计分析比较根据工程地质详勘报告.陆上段正常沉积区内各墩持力层的,Ⅳ值分别绘于图2,图3,图3中Ⅳ未作深度修正807060._1|5O乏40302010墩号图2正常沉积区持力层Ps分布图墩号图3正常沉积区持力层分布图按不划分区段与划分区段分别对值进行统计计算的标准值列于表1.中圄千放工彳￡窦文俊卢永成.黄虹.等:桥梁桩基础设计的岩土参数标准值统计应用201O年第6期表1不划分区段与划分区段的Ps标准值比较不划分Ⅸ段区段划分计算项目l1～74墩11～24墩24～35墩.35～45墩45～63墩63～74墩样本数n/个3266596最大25.O3l5.7723.6l19.1325.0315.34风/MPa最小l0-441O.4418.11】5_3519.22l1.70平均17.66l3.0320.4417.7821.7513.6lO"p/MPa3,991.972.241.571.67133占0.2260.151O.11O0.0890.0780098(～)0.069O.1250.O910.0840.049O.O8l0.9310.8750.909O.9160.951O.919标准值~bdMPa16.4411.4018.58l6.2820.46l2.512类沉桩基础53号,58号,62号,63号墩位46号,49号～51号,3类沉桩基础33号36号,40号54号,57号,59号～61号区段长度范同/ml89039O330300540330表1比较显示:1)地质剖面的持力层⑦.在2km范围的层面,层厚变化平缓,但沉桩施T反映了⑦.层的均匀性变化,并呈随机变化的特点2)根据11号～74号墩场地的及Ⅳ变化情况划分为5个区段.对值进行分段统计将相应属于2类,3类的墩号列人所在区段,表明区段划分与沉桩反应基本相符3)反映统计范围值离散状况的变异系数6.不划分区段的=0.226,比划分区段的6值都大,划区段的值在0.151～O.078:不分区段统计的平均值为l7.66MPa,修正系数较大,即对平均值的修正折减较小与图1揭示规律基本一致4)当不划分区段时,标准值为16.44MPa.与划分的各区段标准值比较如下:①35号～45号墩区段标准值为】628MPa,两者基本相同:⑦l1号～24号墩,63号～74号墩的标准值分别为11.40MPa和12.5lMPa,均低于l6.44MPa,如这2个区段采用不分区段统计的标准值,则将降低置信概率:③24号～35号墩,45号～63号墩2区段的标准值18.58MPa和20.46MPa~lJ均高于16.44MPa.如这2个区段采用不分区段统计的标准值.则偏于保守2.4岩土参数标准值的小样本统计对桥梁工程设计的实用意义1)桥梁r程在平面_卜是条线.墩,台则是线上的点,而桥梁工程场地土层,土质随机变化是自然形成的特征东海大桥陆上段2.4km范围内采用同一持力层⑦之层,沉桩施T时反映了土层的不均匀性,此例较为典型.此外,在闵浦大桥浦东,浦西2个主墩墩位处,土层分布基本相同,均取用⑦,层为持力层,但是两岸主墩基础单桩承载力却有差别:位于宝山区纵一路的庵木港桥工程E53.跨越河口宽仅为20m.地质勘察表明仅南岸为古河道切割区,使⑥层,⑦层缺失,其余均为正常沉积区以上2例均反映土层,土质变化的随机性在桥梁工程施工图设计阶段.应保持每个墩台基础具有相同的安全保证率.即对岩土参数标准值应取用合理的统计范围进行计算统计其样本数不能过小,也不能过大.因此.合理确定区段十分重要.2)不同的设计阶段对工程地质勘察有不同的要求.工程可行性研究阶段,初步设计阶段.一般着重对整个工程场地的地质条件作出评价:以满足相应阶段要求施工图设计阶段应对各墩台基础进行承载能力极限状态计算.其所需的岩土参数标准值则由相应阶段的勘察报告提供.统计的置信概率为95%.因此,当勘察报告对同一土层,不同区段提供岩土参数标准值时.可以有合理的差异综合土层,土质随机变化的特性和保证每个墩台岩土参数标准值满足95%置信概率的要求.吸取￡分布小样本推断的统计方法确定岩土参数标准值是合理的,表l的比较结果是一个实例说明3)小样本统计区段(域)的划分按桥梁工程规模,结构特点及对岩土参数的设计要求.可以下列方式进行:(1)中小桥梁工程场地不大.且按规定每座桥梁均应有地质勘察报告67中圄千放=窦文俊,卢永成,黄虹,等:桥梁桩基础设计的岩土参数标准值统计应用2010年第6期(2)长大桥梁,如高架道,大型立交,长大引桥等工程场地范围大.考虑土层,土质随机变化特性及基础结构特点等要求,应对场地土层,土质条件划分区段进行评价(3)大型基础及有特殊要求的基础应作为一个区段提出报告2.5东海大桥陆上段标准值的统计按上述分析.东海大桥陆上段针对各墩位的静力触探标准值统计.按下述区段划分进行统计.1)根据持力层原位测试值分布变化.选择值差异较小者划分区段2)桥墩11号～74号墩共有32个静力触探孔.大致是每隔一个墩设一个触探孔.孔距约60m其分布密度基本满足区段划分进行标准值统计要求3)共划分为5隔区段,每段长300540IYl.见表1.3静载试验与勘察报告参数的关系单桩轴向受压承载力静载试验成果能直接反映临近钻孔显示的地质条件下的单桩轴心受压极限承载力该成果的比对依据是设计提供的单桩受压承载力计算结果该计算则源白工程地质勘察报告提供的岩土参数如果以岩土参数具有95%保证率观察.在正常情况下静载试验值应大于计算值,如果参数的变异系数6较大时.两者问将存在明显差异.当工程场地范围较大时.可由静载试验结果验证单桩承载力计算值如需由静载试验成果作为单桩承载力的设计依据.则应在确定工程范围内进行足够的静载试验. 以确保取得的单桩承载力结果具有95%的保证率此法仅在大型基础中静载试验值未达到计算值.要求重新确定单桩承载力设计值的情况下才会选用在客观上以静载试验取代地质勘察报告的做法.将耗68费大量的工时,人力和财力4结语桥梁工程场地土层,土质的变化是随机发生的.中,小桥梁工程场地不大.土性一般不会有较大的变化.因此工程地质勘察报告提供的岩土参数能反映场地特征,可作为设计依据;对于大型工程,如高架道,大型立交,长大引桥等,工程场地范围大,应划分区段进行统计.并提供各区段的有关参数;对桥梁大型基础则应独墩进行统计.保证每个墩,台岩土参数具有相同的保证率现行的GB50021--2001《岩土工程勘察规范》,JTGD63--2007《公路桥涵地基与基础设计规范》和JTJ064--1998《公路工程地质勘察规范》中对岩土参数,岩石强度标准值.吸取了适用于小样本的t分布统计方法对大范围场地和以点分布的墩,台,划区段进行统计可较好地反映土层,土质变化的实际情况.并使每个墩,台取得相同的安全保证率.单桩承载力静载试验.一般应视为验证性成果,如要求作为指导设计的成果,则同样应考虑试验成果在适当的场地范围内具有的一定的保证率(或置信概率)参考文献:[1]《工程地质手册》编写委员会.工程地质手册[M].4版.北京:中国建筑工业出版社.2007.f2]林少宫.基础概率与数理统计[M].北京:人民教育出版社,1980. 『3]夏宁茂.新编概率论与数理统计[M].上海:华东理工大学出版社, 2008.『4]窦文俊,高大铭,徐激.东海大桥陆上段桩基础持力层均匀性的沉桩反应『c],,第四次全国城市桥梁学术会议论文集.上海:同济大学出版社.2003.『5]李理.一座小型桥梁特殊设计条件的处理[C],/第四次全国城市桥梁学术会议论文集.上海:同济大学出版社,2003.中华人民共和国住房和城乡建设部公告第746号关于发布国家标准《建筑给水排水制图标准》的公告现批准《建筑给水排水制图标准》为国家标准,编号为GB/T50106--2010,自2011年3月1日起实施.原《建筑给水排水制图标准》GB/T50106--2001同时废止.本标准由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行.二.一.年八月十八日。