巖土工程師繼續(xù)教育講座

1、巖土工程師繼續(xù)教育講座—土力學(xué)與巖土工程師,同濟(jì)大學(xué) 高大釗2010年11月 貴陽,引 言,在中國(guó)工程勘察信息網(wǎng)的專欄中，提出了許多疑難問題，在答疑和討論的過程中，積累了不少的資料，出版了《土力學(xué)與巖土工程師》－巖土工程疑難問題答疑筆記整理之一，協(xié)會(huì)提出圍繞這本書的主題開展講座，也是一個(gè)很好的嘗試。,內(nèi) 容,一.巖土工程師的職責(zé)與作用 二. 巖土工程師應(yīng)該具備的基本素養(yǎng) 三. 巖土工程師應(yīng)具備的土力學(xué)素養(yǎng)

2、,一.巖土工程師的職責(zé)與作用,1.太沙基巖土工程體制下 2. 現(xiàn)行勘察、設(shè)計(jì)體制下,1.太沙基巖土工程體制下,巖土工程體制是指在土木工程領(lǐng)域中，處理巖土工程問題的一種符合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行機(jī)制，在業(yè)主、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、巖土工程咨詢之間建立相互配合協(xié)調(diào)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)關(guān)系的一種運(yùn)行模式。,在上一個(gè)世紀(jì)中期，太沙基等在世界各地的水利工程、鐵路建設(shè)、港口工程和機(jī)場(chǎng)工程等土木工程的第一線解決巖土工程問題的過程中，發(fā)展了巖土工程技術(shù)，創(chuàng)造了這種符合市場(chǎng)經(jīng)

3、濟(jì)原則，與工程實(shí)踐緊密結(jié)合的巖土工程咨詢業(yè)。,后來許多市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)國(guó)家大多按照這種模式建立起巖土工程的體制，其服務(wù)對(duì)象不分行業(yè)、其工作內(nèi)容將地質(zhì)調(diào)查和設(shè)計(jì)融為一體，且其技術(shù)人員具有地質(zhì)和工程兩方面的素養(yǎng)，是一種一攬子服務(wù)、全過程服務(wù)的技術(shù)咨詢工作，成為巖土工程師從業(yè)的成功模式。,當(dāng)然，國(guó)外的巖土工程體制的成功有其市場(chǎng)大環(huán)境的有利條件，包括國(guó)家對(duì)工程建設(shè)合理的技術(shù)控制體系、對(duì)人才市場(chǎng)的有效管理體制和工程保險(xiǎn)業(yè)提供的保障以及技術(shù)咨詢業(yè)的成熟發(fā)展

4、等有利條件。,巖土工程師的職責(zé)是根據(jù)結(jié)構(gòu)工程師對(duì)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)果，擬訂場(chǎng)地的勘探方案，監(jiān)督鉆探公司與試驗(yàn)公司的工作質(zhì)量，進(jìn)行資料的分析評(píng)價(jià)和巖土工程的設(shè)計(jì)，對(duì)巖土工程的施工過程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)理并對(duì)工程的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè)。,巖土工程師是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)確定了上部結(jié)構(gòu)所有構(gòu)件尺寸和傳到基礎(chǔ)頂面荷載的條件下主持場(chǎng)地勘察和基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)工作。因此，勘察的前提明確，場(chǎng)地勘察的目的性和勘察方案的針對(duì)性強(qiáng)，勘察成果直接為設(shè)計(jì)所需要。,在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)

5、者對(duì)地質(zhì)條件非常清楚，不存在勘察與設(shè)計(jì)兩個(gè)階段之間信息傳遞的各種障礙。工作階段的劃分比較合理，根據(jù)巖土工程的特點(diǎn)，將勘察與設(shè)計(jì)整合為一個(gè)有機(jī)的整體，將場(chǎng)地勘察納入基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)的統(tǒng)一思路之中，設(shè)計(jì)過程中可以加深對(duì)場(chǎng)地巖土工程問題的認(rèn)識(shí)，結(jié)論產(chǎn)生于設(shè)計(jì)的結(jié)果。,,2.現(xiàn)行勘察、設(shè)計(jì)體制下,我國(guó)從上個(gè)世紀(jì)50年代開始，建立了計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的體制，與計(jì)劃經(jīng)濟(jì)相適應(yīng)的是以行政部門所有制為特征的勘察設(shè)計(jì)體制，按行政部門進(jìn)行工程項(xiàng)目的規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)與施

6、工。,對(duì)于巖土工程問題，也按行政部門建立了分屬于勘察、設(shè)計(jì)單位的技術(shù)主管或智囊團(tuán)，主導(dǎo)了各個(gè)行業(yè)或部門的巖土工程技術(shù)發(fā)展模式，制訂了各個(gè)行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。,在這種體制下，巖土工程被分割在各個(gè)不同的行業(yè)中；在同一個(gè)行業(yè)中，統(tǒng)一的巖土工程技術(shù)工作又被分割在勘察和設(shè)計(jì)兩大部門；在學(xué)校教育工作中，人才也是按不同行業(yè)的特殊需要、分別按勘察和設(shè)計(jì)兩大部門的專門要求培養(yǎng)的。,在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以前，巖土工程師對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行巖土工程勘察，結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)勘察報(bào)告提

7、供的資料進(jìn)行巖土工程設(shè)計(jì)，在巖土工程施工和運(yùn)行工程中或由其他的巖土工程師進(jìn)行監(jiān)理和監(jiān)測(cè)。,,,巖土工程師在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前就已經(jīng)完成了對(duì)場(chǎng)地的勘察，由結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)勘察報(bào)告的結(jié)論進(jìn)行基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)。巖土工程師只能做一些不依賴于于上部結(jié)構(gòu)條件的巖土工程設(shè)計(jì)，如基坑工程、邊坡工程等。,將一個(gè)統(tǒng)一的技術(shù)工作過程劃分為兩個(gè)階段，勘察在設(shè)計(jì)之前進(jìn)行，巖土工程勘察的條件不明確，勘察報(bào)告的結(jié)論針對(duì)性比較差，在基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)過程中，巖土工程師無法有所作為

8、。,例如，地基承載力的最終確定應(yīng)當(dāng)是在設(shè)計(jì)過程之中，而不是在設(shè)計(jì)之前的工程勘察過程中。確定地基承載力時(shí)，既需要掌握地質(zhì)條件和土的工程性質(zhì)指標(biāo)，又必須掌握建筑物的使用要求和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，特別是基礎(chǔ)的類型、平面尺寸和埋置深度。,在勘察階段，主要探明地質(zhì)條件和測(cè)定土的工程性質(zhì)指標(biāo)，但尚不能確切地掌握建筑物的具體尺寸。因此在勘察階段建議的地基承載力僅是初步的估計(jì)，而不是結(jié)論。,需要在設(shè)計(jì)的過程中，在設(shè)計(jì)條件不斷明確的條件下，在反復(fù)、迭代、試算的

9、設(shè)計(jì)過程中最終才能確定比較符合實(shí)際工程條件的地基承載力。前后兩個(gè)階段的工作應(yīng)當(dāng)是一個(gè)完整的技術(shù)決策的統(tǒng)一過程，是相互補(bǔ)充而不是對(duì)立的關(guān)系。,但在目前的體制中，不恰當(dāng)?shù)卣J(rèn)為地基承載力應(yīng)由勘察人員提供，設(shè)計(jì)人員僅是勘察成果的使用者，用勘察提供的地基承載力進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)無權(quán)改變地基承載力的數(shù)值。如果一旦發(fā)生事故，他也不對(duì)地基承載力的取值負(fù)任何的責(zé)任，應(yīng)由勘察方負(fù)責(zé)。,由于勘察階段工程條件的不明確性和不確定性，勘察的評(píng)價(jià)和結(jié)論就需要在設(shè)計(jì)過程中

10、不斷完善，而這種分隔的體制是不容許技術(shù)上交叉作業(yè)，不容許在設(shè)計(jì)的過程中不斷地加深對(duì)地質(zhì)條件的理解，從而正確地選用地基承載力。,審圖究竟是一項(xiàng)什么工作？,我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化法第三條規(guī)定 , 標(biāo)準(zhǔn)化工作的任務(wù)是制定標(biāo)準(zhǔn)、組織實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施進(jìn)行監(jiān)督。,由于我國(guó)有關(guān)建設(shè)工程的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)的條文總數(shù)大約有15萬條之多，很難檢查執(zhí)行的情況，因此強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行情況實(shí)際上處于失控的狀態(tài)。因此，建設(shè)部于世紀(jì)之交組織編制了強(qiáng)制性條文，實(shí)施對(duì)強(qiáng)制性條文的施

11、工圖審查。,2000年5月，建設(shè)部俞正聲部長(zhǎng)在強(qiáng)制性條文首發(fā)式上說，世界上大多數(shù)國(guó)家對(duì)建設(shè)市場(chǎng)的技術(shù)控制，采取的是技術(shù)法規(guī)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合的管理體制，技術(shù)法規(guī)是強(qiáng)制性的，不執(zhí)行技術(shù)法規(guī)就是違法，就要受到處罰。,而技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)除了被技術(shù)法規(guī)引用部分以外，都是自愿采用的，可由雙方在合同中約定采用。與國(guó)際接軌，其中很重要的方面是工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)管理體制的接軌，建立起技術(shù)法規(guī)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合的技術(shù)控制體制，已經(jīng)是十分迫切的了。,世界上大多數(shù)國(guó)家對(duì)建設(shè)市

12、場(chǎng)的技術(shù)控制，采取的是技術(shù)法規(guī)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合的管理體制。 技術(shù)法規(guī)是強(qiáng)制性的，嚴(yán)格貫徹在工程建設(shè)工作中，不執(zhí)行技術(shù)法規(guī)就是違法，就要受到處罰。,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)除了被技術(shù)法規(guī)引用部分以外，都是自愿采用的，可由雙方在合同中約定采用。世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)，多已在建筑（建設(shè)）領(lǐng)域較完整地實(shí)行了這種體制。,技術(shù)法規(guī)Technical regulation，是一種法定權(quán)力機(jī)構(gòu)所接受的約束性文件，它由技術(shù)性規(guī)定組成，或涉及技術(shù)性規(guī)定，其中包括

13、適用的管理?xiàng)l款。,對(duì)直接涉及公眾基本利益的安全、衛(wèi)生等技術(shù)要求和直接涉及國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)利益的環(huán)保、節(jié)能等技術(shù)要求，按照指令性模式制定建筑技術(shù)法規(guī)。它是強(qiáng)制性技術(shù)文件，必須遵照?qǐng)?zhí)行。,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)Technical standard，是基于協(xié)商一致，由公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)，為重復(fù)和連續(xù)應(yīng)用而制訂的技術(shù)規(guī)定。,2.對(duì)不直接涉及公眾基本利益和國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)利益的技術(shù)要求，以及為保證實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制性技術(shù)要求而采取的途徑和方法等，按照陳述性模式制訂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它是非強(qiáng)制

14、性技術(shù)文件，自愿采用。,3.為了鼓勵(lì)生產(chǎn)者根據(jù)市場(chǎng)需要發(fā)揮主動(dòng)創(chuàng)造性，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，只要建筑產(chǎn)品和技術(shù)能滿足強(qiáng)制性技術(shù)法規(guī)，允許不執(zhí)行非強(qiáng)制性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。,經(jīng)過近百年的發(fā)展，當(dāng)前各經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)，不論其國(guó)家政體如何和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展程度如何，在建筑技術(shù)制約體制方面盡管有不同的表現(xiàn)形式，但實(shí)質(zhì)上都已實(shí)行建筑技術(shù)法規(guī)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)緊密結(jié)合的體制。,參考國(guó)外的普遍做法，國(guó)務(wù)院標(biāo)準(zhǔn)化行政管理部門對(duì)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化體制改革，提出了三步走的設(shè)想。即首先實(shí)

15、行條文強(qiáng)制與條文自愿采用的形式、適時(shí)實(shí)行強(qiáng)制性條文與標(biāo)準(zhǔn)自愿采用形式、最終實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制性的技術(shù)法規(guī)與自愿采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體制。,我國(guó)在修訂標(biāo)準(zhǔn)化法以前沒沒有建筑法規(guī)，作為替代品是強(qiáng)制性條文。因此，施工圖審查的依據(jù)是強(qiáng)制性條文，違反強(qiáng)制性條文是作為違法行為而受到處罰的。要從執(zhí)行法規(guī)的高度來理解施工圖審查。,將施工圖審查的范圍擴(kuò)大到非強(qiáng)制性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的做法，不符合政府關(guān)于實(shí)施施工圖審查的規(guī)定。不利于正確理解與執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也不利于技術(shù)的進(jìn)步。

16、要區(qū)分施工圖審查與對(duì)項(xiàng)目的專家審查。區(qū)分施工圖審查與經(jīng)驗(yàn)的傳授。要防止由審圖機(jī)構(gòu)編制地區(qū)性技術(shù)規(guī)定或解釋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。,二.巖土工程師應(yīng)該具備的基本素養(yǎng),,巖土工程師主要由地學(xué)教育背景和工程教育背景的畢業(yè)生組成，兩類畢業(yè)生都有其所長(zhǎng)，也有其所短，需要通過繼續(xù)教育填平補(bǔ)齊。,通過研究生階段培養(yǎng)的人才，有單科型和復(fù)合型兩種，單科型的指本科、碩士和博士階段都是單一的地學(xué)或工程學(xué)的，復(fù)合型是指地學(xué)和工程學(xué)交叉學(xué)習(xí)。顯然，復(fù)合型的人才優(yōu)于單科型的。

17、,巖土工程技術(shù)是處理土木工程中有關(guān)巖土的工程技術(shù)問題的一個(gè)分支領(lǐng)域，因此從事巖土工程工作的工程師，應(yīng)當(dāng)是既具備地質(zhì)學(xué)的知識(shí)和技能，又通曉土木工程學(xué)的知識(shí)和技能的跨學(xué)科的復(fù)合人才。,這樣的人才不可能在學(xué)校的一個(gè)本科專業(yè)中培養(yǎng)出來，也不可能在學(xué)校中能培養(yǎng)出來的。巖土工程師是在學(xué)校培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，通過工作實(shí)踐的鍛煉，通過繼續(xù)教育的培養(yǎng)，填平補(bǔ)齊，全面發(fā)展而成長(zhǎng)起來的。,在30年前，同濟(jì)大學(xué)俞調(diào)梅教授就對(duì)于巖土工程人才培養(yǎng)問題，提出了精辟的見解，

18、30年的實(shí)踐證明了這個(gè)見解的正確性。,,在前言中說道：“《工程勘察》雜志上發(fā)表了幾篇關(guān)于工程地質(zhì)、工程勘察和巖土工程的文章，引起了對(duì)巖土工程、巖土工程體制的重視。,為此，我們查閱了多年來的國(guó)際上具有代表性、權(quán)威性的文章，并向國(guó)內(nèi)外專家請(qǐng)教。根據(jù)我們的體會(huì)寫出了一些初步的認(rèn)識(shí)，請(qǐng)關(guān)心這一問題的同志們批評(píng)指教?！?在文章結(jié)束時(shí)，提出“根據(jù)我們廿多年來的實(shí)踐，對(duì)于如何更有效地培養(yǎng)巖土工程師的途徑，我們?cè)O(shè)想：（1）可辦多樣化的業(yè)余教學(xué)，包括短訓(xùn)

19、班、函授、電化教學(xué)等，這是主要的。,（2）可以為大學(xué)本科的土木工程專業(yè)、工程地質(zhì)專業(yè)試辦巖土工程專門化（其中以土木工程為主）；不主張辦巖土工程專業(yè)，因?yàn)槿陙淼慕?jīng)驗(yàn)證明了，專業(yè)分工太細(xì)是不好的。（3）還可以培養(yǎng)一些研究生?！?這篇論文系統(tǒng)地總結(jié)了同濟(jì)大學(xué)在1960年代試辦地基基礎(chǔ)專業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，提出了培養(yǎng)巖土工程人才的途徑和方法。為了配合巖土工程體制改革的需要，80年代國(guó)家建筑工程總局委托同濟(jì)大學(xué)辦了十一期巖土工程師進(jìn)修班。,著重于

20、對(duì)在職工程師的培訓(xùn)，加強(qiáng)土力學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和工程結(jié)構(gòu)的專業(yè)知識(shí)。后來，很多進(jìn)修班的學(xué)員都成為了各個(gè)單位的技術(shù)骨干，成為巖土工程體制改革的積極推動(dòng)者，但是現(xiàn)在大多已經(jīng)退休。,,,,,根據(jù)我們從1970年代開始辦班，80年代為建設(shè)部系統(tǒng)大量辦班到90年代為長(zhǎng)江水利委員會(huì)辦班的學(xué)員教育背景大多是地質(zhì)學(xué)院系，專門針對(duì)地質(zhì)教育背景設(shè)計(jì)了課程體系主要補(bǔ)土力學(xué)和基礎(chǔ)工程兩大門課。,向上延伸補(bǔ)力學(xué)和結(jié)構(gòu)的課程，向下延伸補(bǔ)近代發(fā)展的課程。學(xué)習(xí)時(shí)間為半年到

21、一年。前后跨越了20多年的時(shí)間，各種班大概培訓(xùn)了700～800位工程師。在哪個(gè)年代發(fā)揮了一定的作用，積累了繼續(xù)教育的經(jīng)驗(yàn)。,,注冊(cè)巖土工程師考試的內(nèi)容，在一定程度上吸取了當(dāng)年培訓(xùn)的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為這些內(nèi)容是巖土工程師的基本要求。在新的歷史時(shí)期，在實(shí)行注冊(cè)巖土工程師的情況下，如何進(jìn)行繼續(xù)教育是一個(gè)值得研究的問題。,六年來，從網(wǎng)站上答疑中所發(fā)現(xiàn)的問題來看，從注冊(cè)考試的情況來看，我國(guó)當(dāng)前巖土工程師的基本情況仍然是缺乏土力學(xué)的基本素養(yǎng)，在從事巖土

22、工程勘察工作是如此，如果實(shí)行太沙基巖土工程體制，對(duì)巖土工程師的要求更高，矛盾更為突出。,工程師的繼續(xù)教育,被動(dòng)繼續(xù)教育與主動(dòng)繼續(xù)教育－與注冊(cè)工程師繼續(xù)教育的異同。繼續(xù)教育是一種終身教育，自我教育。誰來為你做繼續(xù)教育的計(jì)劃？成才之路的計(jì)劃只能依靠自己－自我設(shè)計(jì)。,工程師的人生舞臺(tái)－工程實(shí)踐,人類的工程活動(dòng)是創(chuàng)造性活動(dòng)。 人們追求最優(yōu)解，但實(shí)現(xiàn)的僅是可用解，而可用解是多解的。不同的工程師得到不同的結(jié)果是非常正常的，是值得鼓勵(lì)的。工

23、程師追求的理想是在工程實(shí)踐的舞臺(tái)上施展才華。,工程師的才華,善于思考和提出問題－敏捷的才思。從紛爭(zhēng)的意見中提出自己的主見－歸納和自信。將工程事故或挫折作為一面鏡子－面對(duì)失敗的從容。,從平靜中預(yù)見可能的事故苗子，技術(shù)洞察力，需要工程經(jīng)驗(yàn)的積累。畢生研究豈能窮，一生是一卷書。,自信是什么？,自信是對(duì)于自己的專長(zhǎng)、技能和能力的信心。 自信是一種感覺，一個(gè)人成長(zhǎng)，然后成功，往往靠這種感覺。,這種感覺引導(dǎo)了你的判斷。一個(gè)正確的判斷不僅決

24、定你在一件事情上的成敗，更重要的是它是你走向哪個(gè)方向的分界線。,洞察力從何而來？,學(xué)校工程教育所賦予的基礎(chǔ)。在工程實(shí)踐中得到加強(qiáng)。由工程經(jīng)驗(yàn)的理性總結(jié)所不斷地驗(yàn)證與豐富。,工程師與學(xué)校教育,工程師的一生應(yīng)該是一卷書，從學(xué)校開卷到社會(huì)，學(xué)校對(duì)工程師一生的影響是深遠(yuǎn)的。離開學(xué)校以后的發(fā)展又是五彩繽紛的。,學(xué)校是工程師的搖籃，但同一個(gè)搖籃里可以出不同的工程師。學(xué)校教育目的是為培養(yǎng)工程師奠定基礎(chǔ)。培養(yǎng)工程師不是單純靠學(xué)校教育能夠完成的

25、。,學(xué)校是工程師的搖籃,學(xué)校培養(yǎng)工程師的雛形－僅僅是工程師的搖籃。畢業(yè)生不完全適應(yīng)工作崗位的要求－是常態(tài)還是缺陷？通過工作中的再學(xué)習(xí)才能成為合格的工程師。,學(xué)校教育與聯(lián)系實(shí)際,教育培養(yǎng)通才還是專才？教育歷史上的教訓(xùn)－對(duì)口培養(yǎng)，工地上有什么教什么，以任務(wù)帶學(xué)科。學(xué)校里讀的書有沒有用？－厚積薄發(fā)。,繼續(xù)教育－成才之路,書讀得越多越愚蠢？－不同的起跑線。在學(xué)校里學(xué)到了什么？－釣魚桿的啟示。怎樣做自我設(shè)計(jì)？,在工程實(shí)踐中學(xué)習(xí)什么和

26、怎樣學(xué)習(xí)？,什么是實(shí)現(xiàn)自我設(shè)計(jì)的有效步驟？如何掌握機(jī)會(huì)？－千里之行始于足下。兩種不同的事業(yè)觀和學(xué)習(xí)觀。,什么是工程經(jīng)驗(yàn)？ 怎樣評(píng)價(jià)工程的成敗得失？ 以理性的思維指導(dǎo)解決工程技術(shù)問題。作過的事是否就是經(jīng)驗(yàn)？做了沒有發(fā)現(xiàn)問題的工程是否就是經(jīng)驗(yàn)？,做了發(fā)生事故的工程是否就是經(jīng)驗(yàn)？經(jīng)驗(yàn)不同于經(jīng)歷，經(jīng)驗(yàn)是理性的積累。不論是成功的或者是失敗工程都需要經(jīng)過理性的分析才能成為真正的經(jīng)驗(yàn)。,經(jīng)驗(yàn)和理性思維,理論能不能解決工程問題？

27、規(guī)范能不能解決所有的工程問題？ 解決工程問題需要理性的思維和廣博的知識(shí)。,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的理論背景和理論對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的支撐作用。理論和知識(shí)來源于勤奮讀書。通讀與精讀。,學(xué)海茫無際，畢生研究豈能窮？ 工程師離開工程實(shí)踐將一事無成，但只有實(shí)踐而不學(xué)習(xí)理論，只能得到一知半解的實(shí)踐知識(shí)，同樣也是一事無成的。,在我的第一本書中，主要講了巖土工程體制和巖土工程師的土力學(xué)素養(yǎng)問題，在第二本書《巖土工程勘察與設(shè)計(jì)》中，討論了在現(xiàn)行體制下，在土力學(xué)和

28、基礎(chǔ)工程方面，在設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方法方面，巖土工程師應(yīng)該具備哪些基本概念和基本能力。,由于這兩本書都是答疑筆記的整理，是回答網(wǎng)絡(luò)上提出的問題，不是系統(tǒng)地講解土力學(xué)和基礎(chǔ)工程，因此內(nèi)容并不系統(tǒng)，也不全面。,三. 巖土工程師應(yīng)具備的土力學(xué)素養(yǎng),根據(jù)協(xié)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)的安排，我這一次是講《土力學(xué)與巖土工程師》。主要講書中第8個(gè)問題到第16個(gè)問題，共九個(gè)問題：,1. 土力學(xué)對(duì)巖土工程師有用嗎？2. 為什么土可以有不同的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)？3. 什么是地基承

29、載力？4.地基承載力的深度效應(yīng)和埋深修正,5. 樁端阻力與地基承載力孰大孰小？6. 土的變形特性指標(biāo)7.怎樣計(jì)算差異沉降？ 8. 土中應(yīng)力分布與計(jì)算9. 有效應(yīng)力原理的應(yīng)用,1.土力學(xué)對(duì)巖土工程師有用嗎？,20多年前，俞調(diào)梅教授提出了“土力學(xué)信心危機(jī)”的問題，他在“巖土工程學(xué)報(bào)”創(chuàng)刊十周年的紀(jì)念文章“巖土工程反思”中，嚴(yán)肅地提出了這個(gè)問題。[1],20多年過去了，俞先生也已仙逝，但他提出的這個(gè)問題還是非常嚴(yán)肅地?cái)[在我們的面

30、前。在新的歷史條件下，“土力學(xué)的信心危機(jī)”比之于20多年前是更加需要我們來嚴(yán)肅地面對(duì)的問題。,俞先生在上世紀(jì)90年代初撰寫的“學(xué)習(xí)與寫稿的回憶”文中說道：“對(duì)土力學(xué)信心危機(jī)的產(chǎn)生是由于對(duì)某些比較重要的理論的發(fā)展和延伸，其中難免會(huì)有繁瑣的、強(qiáng)詞奪理的和錯(cuò)誤的；這些可能被列入教科書、手冊(cè)和規(guī)范中，因而具有‘權(quán)威性’。,總要經(jīng)過時(shí)間的考驗(yàn)，才能刪繁就簡(jiǎn)和去偽存真。為什么本文提到的都是淺的、陳舊的問題？這是限于作者的知識(shí)面，也是希望對(duì)從事這方面

31、教學(xué)工作的青年教師有所幫助，也是相信新的、尖端的研究工作中也會(huì)出現(xiàn)繁瑣的、強(qiáng)詞奪理的和錯(cuò)誤的成果?！?8.1 怎樣鑒別技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間的差別？8.2土力學(xué)能解決工程問題嗎？8.3怎樣通過實(shí)例分析來學(xué)習(xí)和理解正確的工程概念？,8.1怎樣鑒別技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間的差別？,高老師，您在討論巖土工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問題時(shí)，曾經(jīng)引文提到“在我國(guó)，由于20世紀(jì)50年代全面學(xué)習(xí)蘇聯(lián)，實(shí)行計(jì)劃經(jīng)濟(jì)，形成了“條條專政”的體系。這一體系的后遺癥之一就是我國(guó)不同行業(yè)的一些巖

32、土工程技術(shù)人員互相隔絕，缺少共同語言。,在巖土工程規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)方面則表現(xiàn)為種類繁多，各自為政，出現(xiàn)了高度的不統(tǒng)一性。甚至同一行業(yè)，由同一單位主編的規(guī)范之間也無法銜接?！蹦俏覀冇檬裁崔k法來鑒別這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間的差別與是非呢？,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間出現(xiàn)差別的主要表現(xiàn)在如下的幾個(gè)方面： 第一是設(shè)計(jì)原則的多元化，目前巖土工程的設(shè)計(jì)原則是容許應(yīng)力法、安全系數(shù)法和概率極限狀態(tài)法并存，在不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中采用不同的設(shè)計(jì)原則，甚至在一本技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中采用不同的設(shè)

33、計(jì)原則。,如果用詞嚴(yán)格，還不致于使讀者產(chǎn)生誤解，但有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)采用的卻不是標(biāo)準(zhǔn)化的名詞術(shù)語，也不是約定俗成的術(shù)語，或者是不嚴(yán)密的杜撰術(shù)語，這樣使人根據(jù)一般規(guī)則無法正確判斷其設(shè)計(jì)原則是什么，從而極易造成誤判、誤用；,第二是計(jì)算參數(shù)的取值，土力學(xué)的眾多技術(shù)參數(shù)如何試驗(yàn)、如何取值、如何在工程中應(yīng)用本來已經(jīng)是比較復(fù)雜的技術(shù)問題，有很多的工程經(jīng)驗(yàn)在起作用，有比較多的彈性空間，再加上地區(qū)經(jīng)驗(yàn)的差別，往往是多解的。,但這種經(jīng)驗(yàn)一旦進(jìn)入了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之后就

34、有了很強(qiáng)的排他性和壟斷性，使本來是學(xué)術(shù)性的問題變成了是否執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的是非問題。各本規(guī)范在作經(jīng)驗(yàn)規(guī)定時(shí)都有其一定的依據(jù)，但問題是當(dāng)每本規(guī)范的這種經(jīng)驗(yàn)規(guī)則都帶有排他性和壟斷性的時(shí)候，就變成互不相容，而使讀者無所適從了。,第三如何對(duì)待經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，工程經(jīng)驗(yàn)本來是可貴的，但經(jīng)驗(yàn)總是有一定的適用范圍和局限性的。一旦將經(jīng)驗(yàn)的規(guī)則絕對(duì)化、普遍化之后，正確的也可能會(huì)變成繆誤了。何況，智者千慮必有一失，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中也難免會(huì)存在一些瑕疵。,如何發(fā)現(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中存在

35、的瑕疵？如何對(duì)待這些瑕疵？是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的編制者和使用者需要以很好的心態(tài)來處理的問題。最近幾年，在學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表了許多對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的批評(píng)，這應(yīng)該是一件好事，有助于讀者正確地鑒別技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間的差別與是非。,面對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀，讀者如何發(fā)現(xiàn)問題，發(fā)現(xiàn)以后如何鑒別其性質(zhì)和原因，又如何在執(zhí)行中避免造成工程的損失呢？這就需要運(yùn)用土力學(xué)的基本原理來梳理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中眾多經(jīng)常變化的設(shè)計(jì)原則和名詞術(shù)語，不為表面的文字所迷惑，掌握技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)含的土力學(xué)概念、設(shè)計(jì)概念

36、和地質(zhì)學(xué)的概念，正確地做好巖土工程的勘察、設(shè)計(jì)工作。,葉書麟教授四十多年前在回答什么是基礎(chǔ)工程時(shí)，說過一句名言。他說：“土力學(xué)加鋼筋混凝土就是基礎(chǔ)工程”。這個(gè)定義雖然簡(jiǎn)單，但的確切中要害?；A(chǔ)工程設(shè)計(jì)離不開鋼筋混凝土，也離不開土力學(xué)。,土力學(xué)是組成巖土工程的基本學(xué)科之一，是研究巖土工程性質(zhì)和力學(xué)行為的理論基礎(chǔ)，是巖土工程師必不可少的看家本領(lǐng)。比方說，當(dāng)不同版本的規(guī)范所用的地基承載力術(shù)語或單樁承載力術(shù)語出現(xiàn)變化時(shí)，我們應(yīng)該鑒別的是這本規(guī)范

37、的設(shè)計(jì)原則變了沒有？還是設(shè)計(jì)原則沒有變化而僅僅的術(shù)語的改變。,怎么鑒別呢？很有效的方法是從土力學(xué)的基本概念上去分析，去判別規(guī)范所采用的承載力究竟是極限承載力還是容許承載力，如果這個(gè)概念清楚，許多問題就迎刃而解了。,8.2土力學(xué)能解決工程問題嗎？,土力學(xué)有那么大的作用？不是說巖土工程中的許多問題單靠計(jì)算是不行的嗎？土力學(xué)能解決工程問題嗎？請(qǐng)高老師舉一些例子給我們說說。,土力學(xué)是一門特殊材料的力學(xué)，是用力學(xué)的方法來研究土的力學(xué)行為的科學(xué)，由

38、于土是特殊的材料，它的性質(zhì)不僅與其成因、成份有關(guān)，而且與土的應(yīng)力歷史有關(guān)，而這些因素都與地質(zhì)條件有著密切的關(guān)系。因此，土力學(xué)并不是一門純力學(xué)，不能單靠計(jì)算解決問題。,但既是力學(xué)的一門分支，又必然要進(jìn)行一定的計(jì)算。在計(jì)算的同時(shí)，必須用土力學(xué)的基本概念對(duì)工程問題進(jìn)行判斷。計(jì)算與判斷的正確關(guān)系應(yīng)當(dāng)是計(jì)算是為判斷服務(wù)的，結(jié)論主要建立在工程判斷的基礎(chǔ)上，而不是單純依賴于計(jì)算的結(jié)果。,對(duì)土力學(xué)計(jì)算的結(jié)果應(yīng)有怎樣的期待？能否希望它百分之一百地正確？有

39、可能百分之一百正確嗎？還在我做學(xué)生的時(shí)候，俞調(diào)梅先生給我們講課，他的名言是“沉降計(jì)算如果有50％的準(zhǔn)確性已經(jīng)很好了”，,當(dāng)時(shí)我們聽了哄堂大笑，但并不理解先生此話的深刻含義。畢業(yè)后經(jīng)過了幾十年來的工程實(shí)踐，反復(fù)證明了俞先生的這句話，這是他基于對(duì)土力學(xué)這門特殊力學(xué)的深刻理解的基礎(chǔ)上提出來的至理名言。,今天來回憶俞先生的這段經(jīng)典故事，更具有其特殊的現(xiàn)實(shí)意義，因?yàn)榻裉煲廊淮嬖趦蓚€(gè)極端。要么對(duì)地基基礎(chǔ)方面的計(jì)算結(jié)果有太高的期望，例如將沉降控制理

40、解為是一個(gè)嚴(yán)格的不等式，一旦計(jì)算沉降量超過了一點(diǎn)允許沉降量，似乎天就要塌了。要么認(rèn)為只要有經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算不計(jì)算無所謂，對(duì)土力學(xué)理論不屑一顧。,下面的一些工程案例說明，只依靠計(jì)算而沒有正確的土力學(xué)概念判斷是不行的，不做必要的計(jì)算也是不行的。要在正確的概念基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算，在得到了計(jì)算結(jié)果以后還要經(jīng)過工程判斷的審視。,如果能采用放坡的方法開挖基坑，那是比較經(jīng)濟(jì)的。按照一般的概念是坡面越平緩，土坡就越穩(wěn)定。在軟土地區(qū)，將坡度放到1:3或1:2，認(rèn)為

41、是比較安全的，這樣的概念對(duì)不對(duì)？這樣的看法是沒有錯(cuò)，但不全面，不是完整的概念。,例如，有一個(gè)開挖深度為10m的基坑，在10m以下為深厚的淤泥質(zhì)粘土。邊坡從上而下的坡度分別是1:1.5、1:2和1:3，變坡處設(shè)1m的馬道。這樣的放坡開挖安全不安全？我相信是經(jīng)過了圓弧滑動(dòng)法的計(jì)算，安全系數(shù)也是允許的。,但事實(shí)上這個(gè)土坡發(fā)生了大滑坡，近5000m3的土滑向基坑，坑底隆起了6m，發(fā)生了很大的傷亡事故。[2] 類似這樣的緩坡滑動(dòng)的事故還不止這一個(gè)

42、，為什么放了那么平緩的坡度還會(huì)發(fā)生滑動(dòng)呢？計(jì)算為什么不起作用？,,其實(shí)，在土力學(xué)中很早就注意到了這種現(xiàn)象，并且作出了判斷。泰勒曾經(jīng)說過，當(dāng)土坡的傾角大于53?時(shí)，土坡的滑動(dòng)可能是坡面圓，即土坡坡面下滑。但當(dāng)傾角小于53?時(shí)，土坡滑動(dòng)的形式與深層土的性質(zhì)有關(guān)，很可能是以中點(diǎn)圓的形式破壞，即深層滑動(dòng)破壞。,我們上面所舉的例子，正符合第二種情況，果然是以深層滑動(dòng)的形式發(fā)生了大滑坡，造成了很大的工程事故。如果對(duì)滑動(dòng)計(jì)算的結(jié)果用土力學(xué)的基本原理進(jìn)

43、行了判斷，考慮到了深層滑動(dòng)的可能性，就可能會(huì)采取措施來防范事故的發(fā)生。,由于盲目地相信計(jì)算的結(jié)果，這個(gè)工程連最簡(jiǎn)單的邊樁位移觀測(cè)都沒有布置，可見一點(diǎn)預(yù)警的思想都沒有，最終成為突發(fā)事件。而且類似的事故曾經(jīng)一而再，再而三地發(fā)生過，可見對(duì)土力學(xué)基本概念的漠視程度。,軟土地基挖方與填方的穩(wěn)定性分析有什么原則的區(qū)別，這又是土力學(xué)的一個(gè)基本概念。分析填方的穩(wěn)定性時(shí)，最危險(xiǎn)的時(shí)刻是在填方結(jié)束時(shí)，此時(shí)的穩(wěn)定安全系數(shù)最小，如果此時(shí)不發(fā)生滑動(dòng)，那么隨著時(shí)間

44、的推移，穩(wěn)定安全系數(shù)越來越大，土坡越來越安全。,但挖方卻正好相反，基坑開挖到底的時(shí)候，如果土坡沒有發(fā)生滑動(dòng)，并不說明土坡就一定是不會(huì)滑動(dòng)了。如果挖方土坡是不穩(wěn)定的，那它的滑動(dòng)時(shí)間不是在挖方完成之時(shí)，而是在挖方完成以后經(jīng)歷一定的時(shí)間才發(fā)生。,為什么會(huì)滯后一定時(shí)間？這是因?yàn)橥诜绞且环N卸載，卸載使土體產(chǎn)生負(fù)的孔隙水壓力。根據(jù)有效應(yīng)力原理，土的抗剪強(qiáng)度可以下式表示：,當(dāng)土體中產(chǎn)生了負(fù)的孔隙水壓力時(shí)，即使在總應(yīng)力不變的條件下有效應(yīng)力也得到了提高，

45、從而提高了土的抗剪強(qiáng)度，其結(jié)果是提高了土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。但這種提高抗剪強(qiáng)度的效應(yīng)是暫時(shí)的，在卸載結(jié)束時(shí)達(dá)到最高值，隨后因負(fù)的孔隙水壓力的消散，,這部分提高了的抗剪強(qiáng)度逐漸消失，如果抗力不足以抵抗滑動(dòng)力，滑動(dòng)雖然滯后，但終于還是發(fā)生了。軟土地基中開挖產(chǎn)生的滯后滑坡，驗(yàn)證了土力學(xué)這一原理的正確性，也說明了土力學(xué)所提供的工程判斷原理是很管用的。,,8.3怎樣通過實(shí)例分析來學(xué)習(xí)和理解正確的工程概念？,為什么工程事故的案例總會(huì)具有很大的震撼力

46、？我們?cè)鯓油ㄟ^實(shí)例分析來學(xué)習(xí)和理解正確的工程概念？,俞調(diào)梅先生在世時(shí)經(jīng)常通過工程實(shí)錄，特別是總結(jié)工程事故的教訓(xùn)來教育人，但他常感到失望。俞先生說：“幾十年前，在基礎(chǔ)工程專書上總有很多工程事例的報(bào)道；但是后來就少了，似乎是有了土力學(xué)理論就可以解決一切問題了。,而且在雜志及刊物上報(bào)道的多數(shù)是成功的事例。在我國(guó)，由于種種社會(huì)歷史原因，在教本上講的失敗事例總是外國(guó)的。這一切會(huì)使人盲目相信理論?！盵3]工程事故是人類的不幸，人民的生命、財(cái)產(chǎn)受到

47、損失，對(duì)工程的責(zé)任人既有過失也蒙受損失。,所以，人們回避工程事故也是人之常情。過去一段時(shí)間里，由于報(bào)喜不報(bào)憂的風(fēng)氣，更由于怕給社會(huì)主義“抹黑”，不敢報(bào)道和討論工程事故，俞先生說的就是這種情況，沒有工程事故的警示，使人盲目相信理論。,工程事故案例具有警示作用，工程事故就是原型的極限狀態(tài)“試驗(yàn)”，為人們劃出了“可行”與“不可行”的界線，也無情地揭開了人們技術(shù)上的瘡疤與管理上的昏庸，這些都能給后人以深刻的教益。,工程事故案例是一本活的教材，是

48、一面鏡子，在工程教育中有重要的作用，我們應(yīng)該充分利用工程事故案例的資料，從中總結(jié)出教訓(xùn)。,一個(gè)土層錨桿的深基坑發(fā)生了整體破壞的事故，三層錨桿全部破壞，許多錨桿被拔出、折斷。事故的原因是設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)者將計(jì)算的土壓力合力分配給３根錨桿作為作用于每根錨桿的拔力。,設(shè)計(jì)者犯了一個(gè)最基本的錯(cuò)誤，他不清楚按照平面應(yīng)變條件計(jì)算得到的僅是１延米上的土壓力合力，而豎向的３根錨桿共同承受的是長(zhǎng)度方向２m范圍內(nèi)的土壓力合力。因此，他設(shè)計(jì)用的拔力僅為極限拔

49、力的一半，這個(gè)基坑就成了群錨的原型破壞試驗(yàn)。說到底，還是在土壓力計(jì)算理論的基本概念上出了毛病。,,,,,1990年代初，在一個(gè)采用地下連續(xù)墻的深基坑事故分析時(shí)，采用老的混凝土規(guī)范進(jìn)行校核，發(fā)現(xiàn)安全系數(shù)不足。設(shè)計(jì)者對(duì)此感到茫然不解，他將用土壓力理論計(jì)算的結(jié)果作為作用在地下連續(xù)墻上的荷載，計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力配筋，兩本都是現(xiàn)行規(guī)范，何錯(cuò)之有？,他不清楚按照土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算得到的是土壓力的標(biāo)準(zhǔn)值，而按照混凝土規(guī)范取用的鋼筋混凝土材料強(qiáng)度卻是

50、設(shè)計(jì)值，設(shè)計(jì)表達(dá)式的兩端的設(shè)計(jì)變量不匹配，對(duì)于基坑工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，安全度就降低了。,,兩類設(shè)計(jì)表達(dá)式,按設(shè)計(jì)值計(jì)算按標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算,類似上述的這些基本概念，設(shè)計(jì)者也不是沒有學(xué)習(xí)過，但用的時(shí)候就容易出錯(cuò)。通過工程事故的分析，更深刻地揭示了反映基本概念的客觀規(guī)律的不可抗拒性，我們應(yīng)該本著敬威的態(tài)度來對(duì)待自然規(guī)律。,工程事故警示作用并不是自然顯示的，事故的現(xiàn)場(chǎng)是一片狼藉，事故的現(xiàn)象是雜亂無章的，不通過客觀地、科學(xué)地分析，不可能得到對(duì)事

51、故原因的深刻認(rèn)識(shí)。,9.為什么土可以有不同的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)？,9.1 不同的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)有何區(qū)別？9.2 非飽和的硬塑、堅(jiān)硬狀態(tài)的試樣能飽和后再試驗(yàn)嗎？9.3 為什么不固結(jié)不排水剪試驗(yàn)的內(nèi)摩擦角不等于零？9.4 對(duì)非飽和土的試樣進(jìn)行預(yù)飽和符合土的實(shí)際工程條件嗎？,9.5 軟土地基基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，能用不固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度計(jì)算土壓力嗎？9.6 多層土如何處理抗剪強(qiáng)度指標(biāo)？9.7 為什么要對(duì)試樣預(yù)固結(jié)？怎樣預(yù)固結(jié)？ 9.8

52、 對(duì)抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)的規(guī)定，各本主要規(guī)范有什么不同？9.9 三軸試驗(yàn)同時(shí)存在兩個(gè)破裂角嗎？,9.1 不同的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)有何區(qū)別？,三軸試驗(yàn)有三種試驗(yàn)條件，可以分別得到有效應(yīng)力和總應(yīng)力六組強(qiáng)度指標(biāo)c、?，為什么同一種土可以得到六組指標(biāo)？如何判定所獲得的這些指標(biāo)？在工程實(shí)際中如何運(yùn)用這些指標(biāo)？,土的三軸試驗(yàn)確有三種方法，不固結(jié)不排水剪、固結(jié)不排水剪和排水剪。但其中不固結(jié)不排水剪的試驗(yàn)結(jié)果只能用總應(yīng)力法表示，不存在有效指標(biāo)的問題。而排水剪的試驗(yàn)

53、結(jié)果，其實(shí)就是有效強(qiáng)度指標(biāo)，?d＝? ?，沒有總應(yīng)力指標(biāo)的問題。,只有固結(jié)不排水剪試驗(yàn)結(jié)果才可以用總應(yīng)力法或有效應(yīng)力法分別整理出總應(yīng)力指標(biāo)和有效應(yīng)力指標(biāo)來。因此并不能得到你所說的六組的強(qiáng)度指標(biāo)，你的這個(gè)說法不對(duì)。,太沙基1932年的三軸試驗(yàn)結(jié)果,,如果保持試樣的含水量不變，對(duì)飽和土而言，含水量不變就意味著試樣的密實(shí)度不變，試驗(yàn)結(jié)果顯示不管周圍壓力多大，摩爾圓的半徑不變，包線水平，表示剪切面上的強(qiáng)度不隨法向應(yīng)力的變化而變化，這種試驗(yàn)是通過

54、控制試樣的不排水條件來達(dá)到含水量不變的目的，故名不固結(jié)不排水剪，簡(jiǎn)稱不排水剪。,如果讓試樣在荷載作用下充分排水固結(jié)，則摩爾圓的半徑隨周圍壓力的增大而增大，從力學(xué)概念上說是剪切面上的強(qiáng)度隨法向應(yīng)力的增大而增大，而其物理機(jī)制則是飽和土的排水固結(jié)意味著試樣被壓密，由于試樣密實(shí)度的提高，土的抗剪強(qiáng)度就隨之提高。,對(duì)同一種土，用上述不同的試驗(yàn)方法得到的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)是不同的，這種指標(biāo)并不是唯一反映土的工程性質(zhì)的指標(biāo)，而是反映土在一定的排水條件下，抗

55、剪強(qiáng)度隨法向應(yīng)力變化的規(guī)律性，當(dāng)排水條件變化了，指標(biāo)值就隨之而變化，因此這些抗剪強(qiáng)度指標(biāo)并不是土所固有的一種性質(zhì)。,用有效應(yīng)力表示的有效強(qiáng)度指標(biāo)是土的固有性質(zhì)，不隨排水條件而變化。這是有效指標(biāo)的最大優(yōu)點(diǎn)，但用于工程計(jì)算時(shí)需要已知土層中的有效應(yīng)力，在一般情況下是比較困難的，因此應(yīng)用就受到了限制。,不固結(jié)不排水剪強(qiáng)度是在完全不排水條件下試驗(yàn)得到的，它表示土體在某個(gè)應(yīng)力狀態(tài)下的總強(qiáng)度，如果這個(gè)應(yīng)力狀態(tài)是天然應(yīng)力狀態(tài)，則這個(gè)強(qiáng)度就是天然強(qiáng)度。如

56、果是在某種條件下預(yù)壓固結(jié)后再取土做的不固結(jié)不排水試驗(yàn)強(qiáng)度，,那么這個(gè)強(qiáng)度就表示預(yù)壓結(jié)束時(shí)的總強(qiáng)度，與天然強(qiáng)度之差就是土的強(qiáng)度隨固結(jié)度的增長(zhǎng)或者隨固結(jié)壓力而增長(zhǎng)的增量。用不固結(jié)不排水強(qiáng)度計(jì)算的地基極限承載力就等于5.14 c，界限荷載（用《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的公式計(jì)算的結(jié)果）就等于3.14 c。,計(jì)算得到的地基承載力，不論是極限承載力或容許承載力，與基礎(chǔ)的埋置深度以及寬度都沒有關(guān)系。如果用這個(gè)總強(qiáng)度代入朗肯土壓力公式來計(jì)算土壓力，

57、將會(huì)得到非常不合理的結(jié)果。,9.2 非飽和的硬塑、堅(jiān)硬狀態(tài)的試樣能飽和后再試驗(yàn)嗎？,我們這里做三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)都是先讓試樣飽和，然后再進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果是硬塑至堅(jiān)硬的土，其抗剪強(qiáng)度也很低（內(nèi)聚力c小于30kPa，內(nèi)摩擦角?小于10度）。不知道是否合理,請(qǐng)指導(dǎo)。,傳統(tǒng)的土力學(xué)是在飽和土的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但自然界的土不全部都是飽和土。工程實(shí)踐中遇到的有些土，其性狀并不符合經(jīng)典飽和土力學(xué)的原理與概念。不能用經(jīng)典的飽和土力學(xué)描述的土，絕大部分

58、是非飽和土。,土工試驗(yàn)試樣預(yù)處理最基本的一個(gè)原則是要使試樣的狀態(tài)盡可能符合土的實(shí)際狀態(tài)。對(duì)飽和土而言，天然的埋藏條件是飽和的，但取土的過程對(duì)土樣的作用是卸荷膨脹，氣泡進(jìn)入土樣，降低了試樣的飽和度。,因此，在做不固結(jié)不排水試驗(yàn)之前需要對(duì)試樣進(jìn)行飽和，對(duì)試樣飽和的目的就是為了恢復(fù)到土的實(shí)際狀態(tài)。對(duì)非飽和土，其實(shí)際狀態(tài)是不飽和的，將試樣飽和顯然是不符合上述原則的。,9.3 為什么不固結(jié)不排水剪試驗(yàn)的內(nèi)摩擦角不等于零？,即使在天然狀態(tài)是完全

59、飽和的土層。在取土樣的過程中，對(duì)土樣是一種卸荷的作用，土樣體積產(chǎn)生膨脹，氣泡進(jìn)入土樣，因此試樣的飽和度一般小于100％。為了克服試樣的飽和度與實(shí)際不符的缺點(diǎn)，在裝置試樣時(shí)，要求對(duì)試樣進(jìn)行充分飽和。,,,所注入的水中也不能有氣泡，這是要求很高的一項(xiàng)試樣制備技術(shù)。由于不固結(jié)不排水試驗(yàn)時(shí)試樣沒有固結(jié)排水，試樣保持了原始狀態(tài)，因此不固結(jié)不排水試樣測(cè)得的強(qiáng)度是土的天然強(qiáng)度，即在原生應(yīng)力狀態(tài)下完成了相應(yīng)固結(jié)度的土的強(qiáng)度。,正常固結(jié)土，固結(jié)不排水試

60、驗(yàn)的粘聚力為零，這一現(xiàn)象反映了上覆有效壓力為零時(shí)，土的抗剪強(qiáng)度為零的客觀事實(shí)。但應(yīng)注意通常的土樣是從鉆孔中取出來的，土樣已經(jīng)受過歷史荷載的作用，如果試驗(yàn)施加的周圍壓力小于歷史荷載，試樣處于超壓密狀態(tài)。,只有當(dāng)超過歷史荷載以后，試樣才是正常壓密狀態(tài)，土的強(qiáng)度以天然強(qiáng)度為起始點(diǎn)，隨著周圍壓力的增長(zhǎng)，強(qiáng)度沿摩爾－庫(kù)侖包線增長(zhǎng)。壓縮主枝反映了土的孔隙比隨有效應(yīng)力增長(zhǎng)而減小的規(guī)律，對(duì)應(yīng)于土層中某點(diǎn)的上覆有效壓力的孔隙比即是其原生應(yīng)力狀態(tài)下的孔隙

61、比。,將土樣從鉆孔中取出時(shí)，土樣的孔隙比從原生應(yīng)力狀態(tài)下的孔隙比減小到土樣的孔隙比，這個(gè)孔隙比通常稱為“天然孔隙比e0”，但并不是土在原生應(yīng)力條件下的孔隙比。在正常壓密土的剪切主枝上，當(dāng)上覆有效壓力為零時(shí)，內(nèi)聚力為零；但在超壓密階段，當(dāng)有效覆蓋壓力為零時(shí)，內(nèi)聚力不為零。,因此試驗(yàn)時(shí)，最小的一個(gè)應(yīng)力圓，應(yīng)力狀態(tài)必須大于上覆有效壓力，否則試驗(yàn)結(jié)果就不是一條直線。小于上覆有效壓力的應(yīng)力圓處于超壓密狀態(tài)，超過上覆覆蓋壓力以后的應(yīng)力圓才處于正常壓

62、密狀態(tài)。,如果最小的一個(gè)應(yīng)力圓，應(yīng)力狀態(tài)小于上覆有效壓力，則幾個(gè)土樣的應(yīng)力圓處于不同的壓密狀態(tài)，就連不成一條直線的強(qiáng)度包線。,9.4對(duì)非飽和土的試樣進(jìn)行預(yù)飽和符合土的實(shí)際工程條件嗎？,《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求土的剪切指標(biāo)用三軸壓縮試驗(yàn)中的不固結(jié)不排水試驗(yàn)確定，對(duì)于非飽和土，在試驗(yàn)前先進(jìn)行飽和再試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果還能代表實(shí)際地層的力學(xué)性質(zhì)嗎？如果不進(jìn)行飽和就試驗(yàn)，?怎么能等于0？,《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：“土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，可采

63、用原狀土室內(nèi)試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)剪切試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)等方法測(cè)定。當(dāng)采用室內(nèi)剪切試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)選擇三軸壓縮試驗(yàn)中的不固結(jié)不排水試驗(yàn)?！?“鑒于多數(shù)工程施工速度快，較接近于不固結(jié)不排水剪條件，故本規(guī)范推薦UU試驗(yàn)，而且用UU試驗(yàn)計(jì)算，一般比較安全?！?這個(gè)規(guī)范對(duì)于抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)的規(guī)定有3個(gè)特點(diǎn)。一是不區(qū)分土類，二是不區(qū)分工程類型，三是不區(qū)分應(yīng)力歷史。,全國(guó)的情況是極其復(fù)雜的，土類非常之多，存在著大量的非飽和土；有的工程即使是飽和

64、土，也可能有相當(dāng)好的排水條件；有的工程施工速度不一定很快。如果出現(xiàn)這種情況，那就不能執(zhí)行這條規(guī)定了，或者是錯(cuò)誤地采用了不合適的方法以致低估了土的抗剪強(qiáng)度。,對(duì)非飽和土，飽和以后的土樣已經(jīng)不能代表天然狀態(tài)土的性狀，再做三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)的結(jié)果就沒有任何的實(shí)際意義。,如果對(duì)不飽和的天然試樣直接做三軸不排水試驗(yàn)，在周圍壓力作用下孔隙中的氣體會(huì)產(chǎn)生壓縮或溶于水中，使孔隙體積壓縮，則得到如圖9-3所示的強(qiáng)度包線，在強(qiáng)度包線起始段的傾角是由于土的

65、密度增大所引起的，其實(shí)并不是真正的內(nèi)摩擦角。,9.5軟土基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，能用不固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度計(jì)算土壓力嗎？,目前地基規(guī)范、勘察規(guī)范和基坑設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)地下室基坑設(shè)計(jì)中飽和軟粘土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選用有不同的規(guī)定，作為勘察單位很難選擇：,按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》4.2.4和9.1.8條要求室內(nèi)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)選擇三軸UU試驗(yàn)，并且是自重預(yù)固結(jié)后的UU試驗(yàn)， 《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范第3.2.4條規(guī)定和條文說明規(guī)定一般采用三軸CU試驗(yàn)，有經(jīng)

66、驗(yàn)的地區(qū)可以采用直剪試驗(yàn)。,《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》在修訂時(shí)進(jìn)行了工程試算與比較，試算結(jié)果證明了對(duì)于軟土用UU試驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)基坑工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)土壓力的計(jì)算是不行的。計(jì)算得到的主動(dòng)土壓力在淺部偏小，在深部偏大。與采用固結(jié)不排水指標(biāo)比較，按UU參數(shù)計(jì)算偏于不安全。,實(shí)例計(jì)算的結(jié)果,,對(duì)于基坑工程設(shè)計(jì)，不能一概地規(guī)定用不固結(jié)不排水試驗(yàn)，只有整體穩(wěn)定性分析時(shí)，才應(yīng)該采用軟粘土的總強(qiáng)度，用圓弧法計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)。而作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓力是不

67、能用不固結(jié)不排水試驗(yàn)的結(jié)果來計(jì)算的。,做基坑工程勘察時(shí)做什么試驗(yàn),采用水土分算的方法計(jì)算土壓力，則應(yīng)當(dāng)提供有效強(qiáng)度指標(biāo)；如果采用水土合算的方法，則應(yīng)提供總應(yīng)力指標(biāo)。最好用三軸CU試驗(yàn)，如果沒有條件，采用直剪固快試驗(yàn)也是可以的。,深厚軟土的十字板資料利用,9.6多層土如何處理抗剪強(qiáng)度指標(biāo)？,A《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）中公式5.2.5，在計(jì)算內(nèi)摩擦角?的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，規(guī)范要求是按基底下一倍短邊寬深度內(nèi)的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值

68、取值，按此要求，如果在基底下一倍短邊寬深度內(nèi)是單層土則好辦，若存在多層土，該怎樣來確定內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值。,B參照壓縮模量的確定方法，不知道是是否可以（應(yīng)力系數(shù)加權(quán)平均）？C我也認(rèn)為可以用B網(wǎng)友的方法，應(yīng)該叫內(nèi)摩擦角的當(dāng)量值吧，只是沒見任何地方這么說過，或許下次的新規(guī)范會(huì)做出這樣的規(guī)定。我想寫一篇這方面的論文，希望能拋磚引玉，大家都發(fā)表看法。只是沒時(shí)間寫。D按力的概念加權(quán)平均即可，即c值直接利用，而?值則按正切值計(jì)算。,對(duì)于多層土的抗