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。