顾宝和岩土工程概念性问题的案例分析.ppt

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岩土工程概念性问题岩土工程概念性问题的案例分析的案例分析2015.82015.8岩土工程典型案例述评岩土工程典型案例述评作者：

顾宝和作者：

顾宝和主审：

高大钊、李广信主审：

高大钊、李广信出版：

中国建筑工业出版社出版：

中国建筑工业出版社案例：

案例：

32个个附录附录（涉及术语释义涉及术语释义）：

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工程：

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天然地基、桩基、基坑支护、基坑降水、围海天然地基、桩基、基坑支护、基坑降水、围海造陆、堆山造景、造湖、高填方、铁路、机场跑道、造陆、堆山造景、造湖、高填方、铁路、机场跑道、溢洪道、核电厂、放射性废物处置、地质灾害治理溢洪道、核电厂、放射性废物处置、地质灾害治理等；等；岩土：

岩土：

一般第四纪土、淤泥、泥炭质土、残积土、盐一般第四纪土、淤泥、泥炭质土、残积土、盐渍土、多年冻土、第三纪软岩、风化岩渍土、多年冻土、第三纪软岩、风化岩等；等；问题：

问题：

断层、液化、渗透破环、岩溶塌陷、砂巷、高断层、液化、渗透破环、岩溶塌陷、砂巷、高陡边坡与破碎岩体陡边坡与破碎岩体等；等；技术方法技术方法：

地震反应分析、面波探测、管波探测、地地震反应分析、面波探测、管波探测、地震波震波CT等，等，反映了岩土工程丰富多彩的个性。

反映了岩土工程丰富多彩的个性。

案例导引，用通俗语言将问题提升到理论层面上评议。

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分析了分析了土的孔隙水压力与有效应力原理、土的孔隙水压力与有效应力原理、软土挤土效应、土软土挤土效应、土的的结构强度、盐胀性原理、结构强度、盐胀性原理、地地下水动态与均衡、潜水渗出面、水动力弥散、下水动态与均衡、潜水渗出面、水动力弥散、岩石力学基本准则、断层活动性、变刚度调平设计、岩石力学基本准则、断层活动性、变刚度调平设计、地基基础与上部结构协同作用等问题地基基础与上部结构协同作用等问题，岩土工程师，岩土工程师必须深知现象背后的科学原理，必须深知现象背后的科学原理，认识问题要深刻，处理问题要简洁、巧妙认识问题要深刻，处理问题要简洁、巧妙。

强调强调概念概念，反对，反对盲目相信计算，盲目套用规范。

盲目相信计算，盲目套用规范。

1案例的价值案例的价值太沙基：

一个详尽案例应当受到太沙基：

一个详尽案例应当受到10个具有创新个具有创新性理论一样的重视。

性理论一样的重视。

太沙基在实践中，从工程案例太沙基在实践中，从工程案例中中吸取知识和经吸取知识和经验验，上升为理论，成为岩土工程宗师。

，上升为理论，成为岩土工程宗师。

成功的典范，失败的警示；成功的典范，失败的警示；计算不可能精确，唯原型实测才能定量；计算不可能精确，唯原型实测才能定量；一比一的科学实验，一比一的科学实验，新概念新方法的源泉。

新概念新方法的源泉。

新概念新方法的源泉新概念新方法的源泉苏联某钢铁基地与湿陷性土苏联某钢铁基地与湿陷性土北京彩电中心与扩底桩北京彩电中心与扩底桩南京造纸厂与水泥粉煤灰碎石桩南京造纸厂与水泥粉煤灰碎石桩正负电子对撞机工程与全新活动断裂正负电子对撞机工程与全新活动断裂案例案例24北京八宝山断裂对北京正负北京八宝山断裂对北京正负电子对撞机工程影响的评价电子对撞机工程影响的评价预测断裂活动性预测断裂活动性难度极大，曾长期困扰难度极大，曾长期困扰工程界。

工程界。

八宝山断裂已有活动断裂定论，八宝山断裂已有活动断裂定论，1984年，年，因因正负电子对撞机工程进行深入研究正负电子对撞机工程进行深入研究，以以确凿证据作出工程使用期间不确凿证据作出工程使用期间不会会发生浅表岩层发生浅表岩层错动的结论。

错动的结论。

赢得了时间，节省了投资，为全新活动断裂新概赢得了时间，节省了投资，为全新活动断裂新概念提供了工程范例，打下了理论基础。

念提供了工程范例，打下了理论基础。

全新活动断裂新概念全新活动断裂新概念以地质历史观为分析依据，以地质历史观为分析依据，注意地质年代尺度与工程年代尺度巨大差别，注意地质年代尺度与工程年代尺度巨大差别，“回顾一万年，展望一百年回顾一万年，展望一百年”。

1%新概念得到业内专家普遍赞同，列入岩土工新概念得到业内专家普遍赞同，列入岩土工程勘察规范，建筑抗震设计规范程勘察规范，建筑抗震设计规范结束在断裂活动性面前束手无策的被动局面。

结束在断裂活动性面前束手无策的被动局面。

计算预测与原型监测计算预测与原型监测日本关西国际机场人工岛日本关西国际机场人工岛台北台北101工程工程（案例案例11）日本关西国际机场人工岛日本关西国际机场人工岛上部为厚上部为厚20m吹填软土，砂井处理；吹填软土，砂井处理；下卧层为下卧层为厚厚120m洪积土，未处理。

洪积土，未处理。

勘探测试勘探测试、计算理论、计算理论先进先进。

设计阶段，设计阶段，计算计算50年沉降年沉降：

上部上部软土沉降软土沉降6.5m，机场开通时沉降结束，机场开通时沉降结束；洪积土沉降洪积土沉降1.5m，机场开通时预计，机场开通时预计几十几十厘米。

厘米。

填土达标高后填土达标高后6个月个月实测实测，上部上部软软土沉降土沉降5.5m，小于计算值；，小于计算值；洪积土沉降洪积土沉降1.5m，远大于预计值。

，远大于预计值。

重新勘探试验和计算，调整为重新勘探试验和计算，调整为上部软土沉降上部软土沉降5.5m，洪积土沉降洪积土沉降5.5m，总沉降，总沉降11.0m。

机玚开通时，机玚开通时，按按实测数据推算，实测数据推算，50年总沉降年总沉降10.34m，比调整计算小，比调整计算小0.66m。

本案例条件不复杂，问题在于参数本案例条件不复杂，问题在于参数.。

缺乏经验情况下，即使工作认真细致，技术水缺乏经验情况下，即使工作认真细致，技术水平高，沉降计算还是没有把握平高，沉降计算还是没有把握，单纯计算靠不住，单纯计算靠不住，原型监测多重要原型监测多重要！

案例案例11台北国际金融中心大楼岩土工程台北国际金融中心大楼岩土工程主塔楼主塔楼101层，裙房层，裙房6层，地下室层，地下室5层。

层。

塔楼、裙房均采用桩筏基础塔楼、裙房均采用桩筏基础塔楼筏板长塔楼筏板长98m，宽，宽87m，桩桩380根，桩径根，桩径1.5m，入岩，入岩1533m，平均入岩平均入岩23.3m。

裙房桩裙房桩167根，桩径根，桩径2.0m，入岩，入岩528m，平均入岩平均入岩15.5m。

基坑地下连续墙围护，厚基坑地下连续墙围护，厚1.2m，深深4045m塔楼塔楼7道内支撑。

道内支撑。

岩土工程师：

陈斗生岩土工程师：

陈斗生主要岩土工程问题为：

主要岩土工程问题为：

台北断层及其抗震设计问题；台北断层及其抗震设计问题；地基基础问题；地基基础问题；基坑支护与监测问题。

基坑支护与监测问题。

勘察提供的岩土指标有：

勘察提供的岩土指标有：

密度密度、含水量含水量、液限液限、塑性指数塑性指数、孔隙比孔隙比、总应力黏聚力总应力黏聚力、总应力内摩擦角总应力内摩擦角、有效黏聚力有效黏聚力、有效内摩擦角有效内摩擦角、压缩指数压缩指数、再压缩指数再压缩指数、不排水强度不排水强度、岩石单轴抗压强度岩石单轴抗压强度、压缩波速度压缩波速度、剪切波速度剪切波速度桩桩基试验性施工基试验性施工和静载试验和静载试验基岩顶面深度基岩顶面深度4260m，塔楼区较浅，塔楼区较浅，向西南渐深。

向西南渐深。

根据岩相分析和化石鉴定，为根据岩相分析和化石鉴定，为400800万年前沉积的万年前沉积的上新统上新统桂竹林桂竹林层，层，主要为灰色主要为灰色细砂岩和粉砂岩细砂岩和粉砂岩，偶夹砂，偶夹砂页岩互层。

页岩互层。

上部上部10m胶结不好，质地软弱；胶结不好，质地软弱；10m以下胶结较好以下胶结较好基础方案基础方案选择基础方案时，考虑了选择基础方案时，考虑了施工机械与施工技术、施工机械与施工技术、入岩的可行性、入岩的可行性、检验的难易程度、检验的难易程度、工期和造价等因素工期和造价等因素。

采用大口径现场灌注桩采用大口径现场灌注桩，塔楼为抗压桩，裙房为抗拔桩。

塔楼为抗压桩，裙房为抗拔桩。

基础设计基础设计桩基静载试验桩基静载试验：

量测不同深度桩身应力和位移；量测不同深度桩身应力和位移；用用16种方法对单桩承载力进行分析评估种方法对单桩承载力进行分析评估；得到各层岩土的侧阻力得到各层岩土的侧阻力-深度曲线。

深度曲线。

以静载试验成果参数为主，以静载试验成果参数为主，进行进行结构桩土相互作用分析结构桩土相互作用分析。

计算与实测的比较计算与实测的比较计算计算：

塔楼中心沉降不超过塔楼中心沉降不超过68cm，结构封顶时实测结构封顶时实测：

沉降不大于沉降不大于2cm。

计算结果令人满意。

计算结果令人满意。

沉降计算不可能很精确，沉降计算不可能很精确，计算模型在于实用，不过分追求先进。

计算模型在于实用，不过分追求先进。

重大工程、缺乏经验工程，重大工程、缺乏经验工程，一定的安全冗余是必要的。

一定的安全冗余是必要的。

概念失误和预测偏差概念失误和预测偏差概念失误是原则性错误。

概念失误是原则性错误。

质的错误质的错误正常预测偏差一般由计算模式、计算参数与正常预测偏差一般由计算模式、计算参数与工程实际差别引起，与岩土工程特点有关。

工程实际差别引起，与岩土工程特点有关。

量的偏差量的偏差为减小偏差：

为减小偏差：

精心勘察设计；精心勘察设计；现场原型试验或试验性施工；现场原型试验或试验性施工；加强工程监测。

加强工程监测。

计算可靠性有限的原因计算可靠性有限的原因计算模式与实际条件的差别，计算模式与实际条件的差别，以地基承载力和基坑降水为例；以地基承载力和基坑降水为例；计算参数的不确定性，计算参数的不确定性，以压缩系数和抗剪强度指标为例。

以压缩系数和抗剪强度指标为例。

地基承载力计算不如载荷试验推算；地基承载力计算不如载荷试验推算；基坑降水计算有时不如经验估计。

基坑降水计算有时不如经验估计。

2土的结构强度土的结构强度案例案例6济南万科住宅群基础与残积土特性济南万科住宅群基础与残积土特性工程概况工程概况7栋高层住宅，栋高层住宅，地上地上2834层，地下层，地下2层，层，高度近高度近100m，剪力墙结构，剪力墙结构，基底埋深基底埋深7.2m。

地基土概况地基土概况地层：

地层：

填土、填土、黄土、黄土、粉质黏土、粉质黏土、卵石、卵石、闪长岩残积土、闪长岩残积土、全风化闪长岩、全风化闪长岩、强风化闪强风化闪长岩、长岩、中等风化闪长岩。

中等风化闪长岩。

持力层：

持力层：

卵石卵石：

局部夹硬塑局部夹硬塑坚硬粉质黏土和坚硬粉质黏土和黏土，部分胶结，层位稳定，未深宽修正承载力黏土，部分胶结，层位稳定，未深宽修正承载力特征值特征值400kPa，厚厚11.7014.30m；主要下卧层：

主要下卧层：

闪长岩残积土闪长岩残积土，土状土状-粉细砂状，普遍分布，粉细砂状，普遍分布，厚度厚度10m以上以上。

指标平均值：

指标平均值：

含水量含水量43.8、孔隙比孔隙比1.342、压缩模量压缩模量3.76MPa、N=15.7，未深宽修正承载力特征值未深宽修正承载力特征值220kPa。

基础方案基础方案天然地基天然地基2层地下窒，基础埋深层地下窒，基础埋深7.2m，持力层持力层卵石。

卵石。

基底压力基底压力530620kPa，修正后满足，局部黏，修正后满足，局部黏性土夹层适当处理。

性土夹层适当处理。

下卧层残积土承载力验算通过。

下卧层残积土承载力验算通过。

主要问题主要问题：

室内试验室内试验压缩模量低压缩模量低，高层建筑，高层建筑变形验算不能变形验算不能通过通过。

基础方案基础方案桩基础桩基础灌注桩，穿过灌注桩，穿过卵石、卵石、闪长岩残积土、闪长岩残积土、全风全风化闪长岩化闪长岩、强风化闪长岩，以强风化闪长岩，以中等风化闪长中等风化闪长岩为桩基持力层岩为桩基持力层，嵌岩桩。

嵌岩桩。

桩端全断面嵌入中风化闪长岩不小于桩端全断面嵌入中风化闪长岩不小于2倍桩径。

倍桩径。

中风化岩顶面起伏大，应中风化岩顶面起伏大，应做做桩基施工勘察。

桩基施工勘察。

桩深桩深2741m，有效桩长，有效桩长2030m，需穿过巨需穿过巨厚、胶结卵石厚、胶结卵石及残积土、全风化、强风化岩。

及残积土、全风化、强风化岩。

补充测试和决策补充测