巖土工程基礎知識:參數的不確定性和測試方法的多樣性


同一巖土體測試數據的離散性有兩方面的原因,一是由于取樣、運輸、樣品制備,試驗操作等環節的擾動,試驗、計算等產生的誤差,使測試數據呈隨機分布,這方面產生的不確定性與混凝土、鋼材等測試數據的隨機性質基本相同,只是變異性更大。二是巖土測試數據還和樣品的位置有關,這是其他工程材料不具備的特性。自然界的巖土,即使是同一層,其性質也是有差別的。既有規律性的水平相變和豎向相變,也有無規律的指標離散。因此,個別樣品測試的指標一般缺乏代表性,必須有一定數量的測試指標,經統計分析,才能得到代表值。結構設計注重截面計算,而巖土工程分析沒有截面計算,注重系統分析。被分析的巖土體的尺寸與試驗樣品的尺寸比較,要大許多倍,因而考慮的是巖土體參數值的綜合水平,所以標準值的計算方法與混凝土、鋼材等是不同的。結構截面可靠度的分析已基本成熟,并已列入規范;而巖土工程的可靠度分析尚處在研究階段,由于問題復雜,積累不足,尚難在工程中普遍應用。
巖土工程的測試可以分為室內試驗、原位測試和原型監測三大類,還有各種模型試驗,極為多樣,各有各的特點和用途。同一種參數,又因測試方法不同而得出不同的成果數據。選用合理的測試方法成為巖土工程計算能否達到預期效果的重要環節。例如土的模量有壓縮模量、變形模量、旁壓模量、反演模量。土的抗剪強度室內試驗有直剪和三軸剪;直剪又有快剪、固結快剪和慢剪;三軸剪又有不固結不排水剪、固結不排水剪、固結排水剪和固結不排水剪測孔隙水壓力;原位測試有十字板剪切試驗和野外大型剪切試驗。由于試驗條件不同,試驗結果各異。用哪種試驗方法合理,由巖土工程師根據具體條件確定。這種測試方法的多樣性,也是巖土工程區別于其他工程技術一個重要特點。巖土工程分析計算時注意計算模式、計算參數和安全度的配套,而其中計算參數的正確選定最為重要。
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