岩土工程三个热点问题讨论

基坑支护设计中的几个难题
1、目前流行的几个基坑支护设计软件（不 管是极限平衡法还是弹性抗力法），都只 考虑了平面问题，没考虑基坑的空间分布 状态，解决不了空间效应问题。
技术路线
﹙1﹚ 首先把把岩体斜坡地质结 构类型的划分为：单滑动面五面 体、同倾向双滑动面楔形四面体、 非同倾向双滑动面平行六面体、 多滑动面多面体地质结构岩体边 坡等4类。
• （2）提出了单位结构体与优势结构 体概念
岩体实质是三维无限非连续天然结 构介质，含有无穷多个相似形的结构 体，我们定义1米坡高边坡的某种结 构体为单位结构体。
• 工程意义
• 目前，岩体边坡坡角的设计仍停留在 经验设计阶段，岩体高边坡在削坡还 是加固的决策问题上缺乏理论根据， 缺乏对边坡整体与开挖前稳定性的预 测功能。这是由于目前所有的岩体边 坡三维稳定性分析方法都还停留在岩 体边坡单一滑块稳定性计算方式的。
以往为了确定滑动面的位置及滑坡的 体积、滑动结构面的面积耗费大量的 时间和人力与物力，人们希望有捷径 可走。
• 从上式可知，随着坡高n的增加，稳 定性系数不断减小，滑动面与侧向切割 面的内聚力和摩擦角增加，稳定性系数 会增加；滑动面倾角增加，侧向切割面 的倾角越大，稳定性系数减小。该解析 解模型充分地反映了地下水等工程地质 条件对斜坡稳定性影响的客观规律。
• 创新点：
• 建立的岩体斜坡稳定性三维动态模型， 突破了目前岩体斜坡稳定性单个滑动 体技术的现状。模型推导中提出了动 态积分的概念。
• 《岩体工程地质力学基础》一书著者 谷德振先生认为：“无论工程地质问题 多么复杂，归纳起来就是一个与工程 有关的岩体稳定问题。岩体之所以失 稳，影响因素很多，最关键问题在于 岩体内部存在着一些软弱结构面，根 据这些软弱结构面的空间分布和组合 关系形成了岩体结构的概念。”
• 各类地质工程的岩体结构失稳的客观 规律和评价方法有待于探索。旨在实 现边坡稳定性及其相关问题评价的新 突破。
岩土工程三个热点问题的讨论
要讨论的三个热点问题
1、高边坡与基坑支护设计； 2、超大直径工程井的施工现状与发展； 3、桩基承载力的计算方法。
高边坡与基坑支护设计
1、高边坡的定义 岩质边坡 ＞ 30m 土质边坡 ＞ 20m
2、基坑类别的划分 浅基坑 ＜6m 深基坑 6——15m 超深基坑 ＞15m
高边坡稳定分析与基坑支护设计常用的 计算理论和方法
単滑动面五面体地质结构动态三维稳定性动态 数字化模型为例：任意坡高斜坡的稳定性系数为
Knttaannttaann011nC1s12itnan(1s)siinn01ns2iCns(in)sin
• 式中：α01—滑动结构面与侧向切割面的组 合交线的倾角，可用赤平投影法求得。
• α，β—斜坡的坡角及滑动结构面倾角； • C，C1—滑动结构面及侧向切割面的内聚力； • φ,φ1—滑动结构面及侧向切割面内摩擦角； • n—坡高； • γ—岩体的容重； • α1—侧向切割面的倾角；
•
提出了相邻坡高的稳定系数
的比值大于或等于1.00162才可
以考虑用削坡的治理的决策判据，
填补了边坡治理决策判据的空白。
• 应用效果
• 2007年张家口地质五队应用単滑动面 数字化动态分析方法和単滑动面地质结 构边坡定量设计方法对平流寺采矿边坡 进行了稳定性计算与中场1200米坡长的 岩体边坡定量设计，使勘察和设计缩短 了工期。
1、极限平衡法 2、弹性抗力法 3、数值分析法
岩体斜坡稳定性 三维动态预测的量Baidu Nhomakorabea计算
• 本项研究属于河北省自然科学基金项目。 其选题主要原因是地质灾害已经成为人类 生存环境的一个主要问题，尤其是在工程 建设规模不断扩大的今天，它是世界上很 多地区制约经济发展和生活安全的重要因 素之一。
• 近20年来，本项目的主要研究人均从 不同时间开始致力于滑坡和岩体边坡的稳 定性预测和评价方面的研究。
• ﹙4﹚是建立斜坡稳定性数字化动态模 型，以单位结构体为工具，按动、静水 压力的变化规律，求出它们任意坡高为 变量的稳定性系数函数表达式，组合成 为岩体斜坡稳定性三维动态数字化模型。
• 本项研究提出可以包罗地壳 任何边坡的四种地质结构类型的 稳定性数字化动态模型计16个， 边坡坡角随坡高的动态变化模型 7个，提出了边坡治理决策综合 判据。
• 河北建设勘察研究院有限公司于2004 对“平-涉S202公路岩质边坡高边坡勘察” 勘察过程中在2公里坡长的石英岩危险陡 坡勘察与治理方案中应用了此项成果， 对70余米的高边坡应用本项目的岩体边 坡坡角动态模型技术获得的稳定坡角， 提出三段式削坡治理方案。大幅度地缩 短了工期，体现出了明显的经济效益， 受到了应用单位的赞誉。该工程项目获 得中国城市规划协会2005年度全国城市 勘察测量一等奖。
• 理论意义
• 工程地质学的发展依赖于对岩土体介质属性 认识的发展。上世纪70 年代以来，工程地质 学科对岩体 介质的认识已经经过了连续弹性 介质、裂隙介质两个阶段。自《岩体工程地 质力学基础》一书问世以来，标志着对工程 岩体力学问题的研究已进入岩体结构介质为 主要对象的研究阶段。现场勘察和大工程实 例都说明，绝大多数岩体失稳都是结构体失 去平衡状态造成的，岩体斜坡失稳也是如此。 岩体结构是控制岩体变形和破坏的根本因素。
• 所谓优势结构体，指经过工 程地质调查和实体比例投影对 比，最易失稳定一种或几种结 构体。
• 优势结构体分析，按组合交 线倾角的从大到小和它与斜坡 倾向交角的由小到大，同时考 虑到滑动结构面抗剪指标大或 小综合分析，依次排序。依次 计算各个结构体的稳定状态。
• （3） 应用实体比例投影方法求出单位 结构体滑动面的面积和体积。
• 对西柏坡“解放军总部”旧址滑坡勘 察中应用単滑动面斜坡稳定性动态数 字化模型建立的反分析方法，求得该 滑坡滑动面的抗剪强度。这种把天然 地质体作为实验场的方法不仅省去了 昂贵的野外试验投资，而且保证了试 验成果的代表性。也证明了此成果另 一个很有应用价值的作用。以上的应 用实例预示了此项研究成果的广阔应 用前景和重大的社会效益与经济效益。