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注册土木工程师注册土木工程师注册土木工程师注册土木工程师（（（（岩土岩土岩土岩土））））必修教材必修教材必修教材必修教材岩土工程设计安全度岩土工程设计安全度岩土工程设计安全度岩土工程设计安全度第第第第6章章章章设计规范安全度问题的处理设计规范安全度问题的处理设计规范安全度问题的处理设计规范安全度问题的处理6设计规范安全度问题的处理设计规范安全度问题的处理设计规范安全度问题的处理设计规范安全度问题的处理•6.1概述•6.2设计原则•6.3岩土性能参数代表值•6.4地基承载力•6.5边坡稳定分析6.1概述•概率极限状态法、容许应力法、单一安全系数法并存。同一概念用不同术语，同一术语不同含义，极易误解。•计算岩土问题所取的荷载与计算基础结构问题所取的荷载不同。•基础底面的反力有设计值与标准值之分，桩顶轴力也有设计值与标准值之分。6.2设计原则设计原则设计原则设计原则•6.2.1《《《《工程结构可靠度设计统一标准工程结构可靠度设计统一标准工程结构可靠度设计统一标准工程结构可靠度设计统一标准》》》》•6.2.2《《《《建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范》》》》•6.2.3上海上海上海上海《《《《地基基础设计规范地基基础设计规范地基基础设计规范地基基础设计规范》》》》•6.2.4《《《《港口工程地基规范港口工程地基规范港口工程地基规范港口工程地基规范》》》》•6.2.5《《《《建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范》》》》•6.2.5讨论讨论讨论讨论《《《《工程结构可靠度设计统一标准工程结构可靠度设计统一标准工程结构可靠度设计统一标准工程结构可靠度设计统一标准》》》》•摘引了下列条文•适用范围•工程结构的功能要求•功能的可靠度及其度量•概率极限状态设计方法•承载能力极限状态•正常使用极限状态《《《《工程结构可靠度设计统一标准工程结构可靠度设计统一标准工程结构可靠度设计统一标准工程结构可靠度设计统一标准》》》》•(1)《统一标准》涵盖地基基础设计；•(2)“可靠度一般可用概率度量”,用词不严格；•(3)“宜采用分项系数表达的以概率理论为基础的极限状态设计方法”•地基设计过去积累的经验多为容许承载力，多数规范未采用概率极限状态设计方法；•(4)《统一标准》未提容许应力法和单一安全系数法，•一些规范虽实质是容许值，但不明示，用“标准值”、“特征值”等术语。岩土工程的承载能力极限状态岩土工程的承载能力极限状态岩土工程的承载能力极限状态岩土工程的承载能力极限状态•地基发生整体剪切、局部剪切或刺入剪切破坏；•边坡失稳或基底隆起破坏；•挡土结构破坏或倾覆；•地下工程垮塌或边墙倾覆；•流土、管涌、塌陷、液化等。•岩土体自身并未超过强度极限，但导致工程发生结构性的破坏：•（1）由于土的湿陷、融陷、震陷、胀缩等大变形，造成工程结构性破坏；•（2）由于岩土的过量位移，导致桩的倾斜、管道破裂、邻近工程的结构性破坏；•（3）由于地下水浮力、渗透力、静水压力或超静水压力导致工程的结构性•破坏。正常使用极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态：：：：•（1）由于岩土变形而使工程产生超限变形，包括沉降、差异沉降、倾斜、局部•倾斜；•（2）由于岩土变形而使工程结构发生表面裂缝或装修破坏；•（3）由于岩土刚度不足而产生的影响正常使用的振动；•（4）由于地下水渗透而影响工程的正常使用。作用作用作用作用、、、、抗力和安全度互相配套抗力和安全度互相配套抗力和安全度互相配套抗力和安全度互相配套•荷载取值提高，意味着安全度的提高；抗力取值的提高意味着安全度的降低。对容许承载力，则荷载取值的提高或抗力取值的降低，都意味着安全度的提高•荷载取值的降低或抗力取值的提高，都意味着安全度的降低。•当采用两种或两种以上规范规定的方法设计时，必须注意荷载、抗力和安全度的正确取值，切忌随意套用《《《《工程结构可靠度设计统一标工程结构可靠度设计统一标工程结构可靠度设计统一标工程结构可靠度设计统一标准准准准》》》》新版本新版本新版本新版本•借鉴ISO国际标准《结构可靠性总原则》欧洲规范《结构设计基础》，贯彻从中国实际出发，总结我国工程经验。•内容上有所扩展，涵盖了工程结构设计的基本内容，是工程结构设计的基础标准。•1.0.3，“工程结构设计宜采用以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法；当缺乏统计资料时，工程结构设计可根据可靠的工程经验或必要的试验研究进行，也可采用容许应力或单一安全系数等经验方法进行”。6.2.2《《《《建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范》》》》•三个版本•（GBJ7-74）•地基容许承载力•（GBJ7-89）《统一标准》）已发布，•地基承载力标准值、设计值•（GB50007-2002）•地基承载力特征值GBJ7GBJ7GBJ7GBJ7----89898989存在的问题存在的问题存在的问题存在的问题•形式上基本符合《统一标准》，实质上地基承载力标准值和设计值还是容许承载力，反而造成术语概念的混乱•按《统一标准》，抗力标准值是概率分布的某一分位数，和极限状态关联，•但（GBJ7-89）地基承载力标准值为容许值。•按《统一标准》，抗力设计值是标准值除以大于1.0的分项系数，设计值小于标准值，•但（GBJ7-89）设计值是标准值的深宽修正，设计值大于标准值。GB50007GB50007GB50007GB50007----2002200220022002的调整的调整的调整的调整•取消了地基承载力标准值和设计值，改用地基承载力特征值；•调整了土的抗剪强度指标标准值的确定方法;•载荷试验确定地基承载力特征值稍有调整；•取消了用土的物理性质查地基承载力的表•对应的荷载作了相应调整•大体回到GBJ7-74上海上海上海上海《《《《地基基础设计规范地基基础设计规范地基基础设计规范地基基础设计规范》》》》•从（08-89）到（08-1999）作了较大修改。•2.01.地基基础设计采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，并以分项系数表达的极限状态设计表达式进行计算。•2.0.2极限状态分为：•1承载能力极限状态：•2正常使用极限状态：承载能力极限状态承载能力极限状态承载能力极限状态承载能力极限状态•与原规范安全水准相当的分项系数•承载力设计值：•天然地基，按土的内摩擦角和粘聚力分别给出分项系数；•桩基，按桩的总侧摩阻力和端阻力分别给出分项系数；•基坑围护墙、挡土墙、土坡稳定，在荷载项和抗力项按综合变量分别给出分项系数。极限承载力的概率取值极限承载力的概率取值极限承载力的概率取值极限承载力的概率取值•在概率极限状态的表达式中，荷载的设计值和抗力的设计值都是极限状态面上验算点（失效概率最大的点）的坐标，•设计值是地基极限承载力的一种概率取值•在总安全系数法的基础上进行可靠度分析，对分项系数进行校准。《《《《港口工程地基规范港口工程地基规范港口工程地基规范港口工程地基规范》》》》•根据《港口工程结构可靠度设计统一标准》（GB50158）要求修订•校准了土坡和地基稳定、地基承载力原安全系数•对应的可靠指标β：•土坡和地基稳定β=2.5~4.0,•地基承载力β=3~4•以此为基础提出分项系数。其他说明其他说明其他说明其他说明•对土的指标进行了大量统计；确定概率分布；提出土的抗剪强度统计方法；进行了土坡和地基稳定、地基承载力、地基沉降等可靠度探索、研究；校准了原安全系数对应的可靠指标β•承受偏心荷载和水平荷载，如土压力、水压力、波浪力、系缆力等,必须考虑合力偏心矩e和倾斜率•有或无抛石基床《《《《建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范》》》》•（94-94）采用概率极限状态设计原则，用分项系数表达的极限状态设计表达式进行设计计算,•修订为2008版时，调整为原来的单一安全系数••《《《《桩基规范桩基规范桩基规范桩基规范》》》》与与与与《地基规范》在设计原则上仍有差别《《《《桩基规范桩基规范桩基规范桩基规范》》》》与与与与《《《《地基规范地基规范地基规范地基规范》》》》•《地基规范》容许应力法，•采用荷载效应的标准组合，抗力采用特征值。•《桩基规范》首先确定单桩极限承载力标准值或极限端阻力标准值和极限侧阻力标准值，然后后除以安全系数得相应的特征值，再与荷载标准组合比较•单一安全系数法•设计原则的讨论设计原则的讨论设计原则的讨论设计原则的讨论1•1上部结构设计和地基基础设计的配合上部结构设计和地基基础设计的配合上部结构设计和地基基础设计的配合上部结构设计和地基基础设计的配合•要求相互配合要求相互配合要求相互配合要求相互配合，，，，采用一致的设计原则采用一致的设计原则采用一致的设计原则采用一致的设计原则•岩土研究积累不够岩土研究积累不够岩土研究积累不够岩土研究积累不够，，，，不在同一个水平上不在同一个水平上不在同一个水平上不在同一个水平上•两类两类两类两类：：：：•地基承载力地基承载力地基承载力地基承载力设计值设计值设计值设计值，，，，荷载基本组合荷载基本组合荷载基本组合荷载基本组合，，，，分项系分项系分项系分项系数表达数表达数表达数表达，，，，可靠指标分析可靠指标分析可靠指标分析可靠指标分析•地基承载力地基承载力地基承载力地基承载力特征值特征值特征值特征值（（（（容许值容许值容许值容许值），），），），荷载效应标荷载效应标荷载效应标荷载效应标准组合准组合准组合准组合，，，，不用极限承载力不用极限承载力不用极限承载力不用极限承载力、、、、分项系数分项系数分项系数分项系数设计原则的讨论设计原则的讨论设计原则的讨论设计原则的讨论2•2采用可靠度分析的必要条件采用可靠度分析的必要条件采用可靠度分析的必要条件采用可靠度分析的必要条件•极限状态下进行分析•抗剪强度指标计算地基极限承载力为主•限制适用土类•规定测试方法•只限于有条件的地区和行业中设计原则的讨论设计原则的讨论设计原则的讨论设计原则的讨论3•3概率极限状态设计的不完善性概率极限状态设计的不完善性概率极限状态设计的不完善性概率极限状态设计的不完善性•荷载综合分项系数，取1.0，只分析抗力分项系数，不是将荷载与抗力统一进行可靠度分析•每个场地各类土变异性不同，勘察报告给出了参数的代表值及其变异性，但规范未能充分考虑这些信息6.3岩土性能参数代表值岩土性能参数代表值岩土性能参数代表值岩土性能参数代表值•6.3.1岩土性能参数标准值的定义和取值岩土性能参数标准值的定义和取值岩土性能参数标准值的定义和取值岩土性能参数标准值的定义和取值•6.3.2《《《《岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范》》》》•6.3.3《《《《建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范》》》》•6.3.4《《《《港口工程地基规范港口工程地基规范港口工程地基规范港口工程地基规范》》》》•6.3.5《《《《水利水电工程地质勘察规范水利水电工程地质勘察规范水利水电工程地质勘察规范水利水电工程地质勘察规范》》》》•6.3.6讨论讨论讨论讨论6.3.1岩土性能参数标准值的岩土性能参数标准值的岩土性能参数标准值的岩土性能参数标准值的定义和取值定义和取值定义和取值定义和取值•标准值是岩土性能参数的基本代表值•一类是取概率分布的某一分位数•一般对强度取0.05分位数，•对模量取0.5分位数•一类是根据工程经验，经分析判断确定ffkfδμ645.1−=ffkfδμ645.1−=标准值的计算标准值的计算标准值的计算标准值的计算•某一范围综合性能指标，•应采用总体平均值区间估计的理论•《岩土规范》•《地基规范》ffkfδμ645.1−=ffkfδμ645.1−=δψ)918.7884.2(12nnk+−=δψ)918.7884.2(12nnk+−=标准值的计算标准值的计算标准值的计算标准值的计算•不适用岩土。•重复采样试验,•同一参数的平行试验。•意味着子样很大ffkfδμ645.1−