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1動態設計法

隨著我國城市基本建設的不斷發展，作為基本建設重要組成部分的巖土工程遇到的諸多新問題，如復雜地質條件下施工工藝的選擇問題，設計方案的可操作性問題，力學模型及設計參數的確定問題，地下水影響問題等，已使一些常規的設計方法無法適應，對于基坑支護問題尤其如此。因為基坑工程是一項臨時性工程，過多考慮安全問題會導致投資過大而造成浪費，過多考慮經濟問題可能會導致基坑失穩而造成事故，在這兩方面已有不少經驗教訓。出現這些問題的主要原因是巖土工程具有復雜性和不確定性，具體表現在如下方面：

1)工程地質和水文地質條件變化復雜，勘察報告提供的數據具有較大的離散性和局限性，往往難以真實反映土層的分布情況和力學特性及地下水情況。

2)周圍環境條件復雜，鄰近建筑物、構筑物、道路和地下設施(管道、電纜及防空洞等)都在一定程度上制約著所采用的巖土工程措施。

巖土工程的復雜性和諸多的不確定性，使設計者在設計時不可能考慮到所有因素。為了減少工程事故，保證工程的質量和安全，提高工程效益，近年來在巖土工程中引進了動態設計方法。所謂動態設計方法，就是根據場區環境和工程地質條件的特點，提出相應的設計方案，并根據施工中出現的具體問題和監測結果不斷修改方案，進行優化設計的方法，這種方法較好地實現了設計、施工和監測三者的有機統一。從現有的文獻資料來看，動態設計主要指根據實測的位移情況來反演土體性態參數及結構力學參數，確保設計參數合理。目前，根據施工情況確定土體抗剪強度值的動態設計方法是反分析方法，這是一種根據支擋結構的位移情況和土壓力分布模式來反演分析土體抗剪強度C，值的方法。由于相同的位移采用不同的土壓力模式會反演分析出不同的抗剪強度c，妒值，因而，該方法所得到的C，值只是理論值而非實際值。這里介紹一種我們在工程實踐中總結的根據滑裂面來反分析土體抗剪強度c，值的動態設計方法。由于土體發生滑動時，首先要達到極限平衡狀態，其滑裂面幾何參數反映了土體抗剪強度。以滑裂面為基礎的動態設計方法從極限平衡的概念出發，運用工程類比的方法，通過調查滑裂面幾何參數臨界深度和滑裂面傾角就可以來反演分析土體抗剪強度c，值。工程經驗告訴我們，基坑工程往往至少有一側比較寬闊，可以自然放坡，并且施工場地地質條件比較單一、變化不大。在土方施工中，可以先開挖這一側，然后根據該側成坡情況來研究確定其土層抗剪強度C，值，從而推斷出相鄰側甚至整個施工場地的土層抗剪強度C，值。由此，我們可以將此經驗作進一步的推廣，即先開挖基坑中部的土方，以觀察土體的自然穩定情況，從而確定土層的c，9值，這一點對于采用自然放坡的支護形式和按照“逐層開挖，逐層支護”原則進行施工的噴錨支護形式尤其適用。

2土層抗剪強度c，值的確定

下面我們以上述思想來確定土層抗剪強度c，值，基坑滑裂面情況見圖1。土坡滑裂面傾角，穩定坡面傾角盧，則=，由于滑裂面二即穩定坡面，故口=。所以：妒=(1)即內摩擦角值等于滑裂面傾角或穩定坡面傾角，這與砂土的內摩擦角值等于其休止角的結論一致；對于粘土而言，由于土坡滑裂面為圓弧形，土坡滑裂面傾角指圓弧弦AB傾角。C值越小、圓弧角越大，c值為0、圓弧角為180。，故砂土滑裂面可以看成粘土滑裂面的一個特例。在實際工程中，我們多用自然放坡形成的穩定坡面來代替滑裂面。由于人工放坡形成的穩定坡面傾角肯定要不大于滑裂面傾角，故用O／代替來計算土壓力是偏于安全的。支護樁的實測內力與其理論值往往有很大出入的一個重要原因是參數取值與實際情況不盡相符。如沈陽市工程基坑均采用自然放坡，坡面穩定傾角在55。～58。左右，施工場地地質條件比較單一，而地質報告提供的=36。，若按妒=36。來計算其他側支護樁內力，顯然實測值與理論值會有很大的差異。下面我們來確定C值。如圖1所示，土層臨界開挖深度為zn，由朗肯理論可知：在根據式(1)，式(2)來確定土層c，值時，有一個問題很值。

3結語

得注意。我們所觀察到的坡體穩定狀態是在特定條件下的穩定，不是在任何條件下都能保證其穩定的。因此，應在充分研究地質報告的基礎上，根據巖土性質的相似性、坡體穩定的誘發因素以及工程性質來對調查的成果c，值進行相應的調整。具體內容如下：

1)巖土性質的相似性：對于土層，應注意比較土層類型、厚度、成因、狀態、原位測試以及土工試驗成果的相似性；對于巖層，應注意比較巖石類型、礦物成分、風化程度、解理構造等的相似性。

2)坡體穩定的誘發因素：主要有水的困素(包括滲入坡體的水、坡或坑頂是否有硬覆蓋以及是否有可靠的排水措施等)、地震因素和人為因素。

3)工程性質：包括工程類型(如：邊坡加固工程是永久性工程，而基坑支護工程是臨時性工程)和工程的重要性等級。

4)應考慮支護方式和地下水控制方式對c，‘D值的影響。注意區別注漿類(如錨桿、土釘等)和非注漿類(如內支撐、懸臂樁等)不同類型支護方式的影響。同時應注意：基坑降水時由于降水漏斗的存在，基坑開挖面以上的土層在基坑內外均處在非飽和狀態；基坑止水時由于止水帷幕的存在，基坑開挖面以上的部分土層(甚至全部土層)在基坑內為非飽和狀態而基坑外為飽和狀態。

5)一定要認真分析地質特點，不要被開挖過程中所觀察到的表面現象所迷惑。

1)巖土工程的復雜性和諸多的不確定性因素，決定其設計必須采用動態設計方法。動態設計法是指根據場區環境和工程地質條件的特點，提出相應的設計方案，并根據施工中出現的具體問題和監測結果不斷修改方案，進行優化設計的方法，這種方法較好地實現了設計、施工和監測三者的有機統一。

2)本文在工程實踐基礎上提出的以滑裂面為基礎的動態確定土層c，的方法，具有概念明確、計算簡便、實用性強的特點，確定的土層參數較為接近實際，可供工程設計參考。

3)在程實際中，應注意研究巖土工程參數真實值與原位測試值之間的關系，以便于該方法的應用推廣。