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岩土工程设计的内涵及特征总结
摘 要：岩土工程设计应以最少的投资，最短的工期，达到设计使用年限内安全运行，并满足所有预定功能，具有对自然条件的依赖性、岩土性质的不确定性、注重经验特别是地方经验等特性。在岩土工程设计时，应重点注意如下几个方面：一是施工的可操作性和质量的可控制性；二是技术方法的适用性和有效性；三是环境限制和负面影响；四是基本资料的完整性和可靠性。
关键词：岩土工程设计；内涵；特征
1 岩土工程设计的内涵
岩土工程设计，我们认为应以最少的投资、最短的工期，达到设计使用年限内安全运行，并满足所有预定功能，即包括预定功能要求、安全性和耐久性要求、投资和工期的经济性要求等三个方面。
设计时应考虑的因素包括设计使用年限内预定的功能、场地条件、岩土性质及其变异性、工程结构特点、施工环境，相邻工程的影响、施工技术条件，设计实施的可行性、地方材料资源和投资及工期。同时，注意场地条件，防治灾害；合理选用岩土参数；定性分析与定量分析相结合。
岩土工程的设计需要多方面基础资料，随具体工程的需要而异。主要包括如下几个方面材料：地形、水文、气象资料；岩土工程勘察资料；建筑结构资料；其他资料。
2 岩土工程设计的特点
2.1 对自然条件的依赖性
岩土工程与自然界的关系极为密切，设计时必须全面考虑气象、水文、地质、地下条件及其动态变化，包括可能发生的自然灾害以及由于兴建工程改变自然环境引起的灾害，必须特别重视调查研究，做好岩土工程勘察工作。
2.2 岩土性质的不确定性
岩土参数是随机变量。不同的测试方法会得到不同的测试值。差异往往相当大，相互间无确定的关系。故在进行岩土工程设计时，不仅要掌握岩土参数及其概率分布，而且要了解测试的方法及测试条件与工程原型条件之间的差别。
2.3 注重经验特别是地方经验
近代土力学与岩石力学的建立，为岩土工程的计算和分析提供了理论基础。但由于岩土性质的复杂多变，以及岩土与结构相互作用的复杂性，不得不作简化，以致预测和实际之间有时相差甚远。鉴于岩土工程计算的不完善，工程经验特别是地方经验，在岩土工程设计中应予高度重视。
3 岩土工程设计时应注意如下几个方面
3.1 施工的可操作性和质量的可控制性
优秀的设计要有优质的施工才能成为现实。当有多种工法可选时，应尽量选用施工简单，便于操作，施工单位熟悉的有经验的工法。设计得过于复杂，会降低施工的可操作性。岩土工程多为隐蔽工程，质量的控制和检验十分重要。挖孔桩的广泛应用，原因之一是质量易于控制。有的工法虽有明显的优势，但如质量不易控制，也只得放弃。例如粉喷桩曾被一些地方封杀，不许使用，就是在于质量不易控制。2002年版的《建筑地基处理技术规范》规定，必须配有计量部门确认的粉体计量装置及搅拌深度自动记录仪，就是为了解决粉喷桩质量的可控制性问题。
3.2 技术方法的适用性和有效性
方案的适用还是不适用，有效还是无效，是首先应当考虑的。例如，由于软黏性土的透水性弱，孔隙水压力难以消散，因此不宜采用强夯法加固，也不宜采用密集的挤土桩。密集挤土桩的挤土效应造成断桩、歪桩、浮桩的事故屡有发生。挡土墙背后的填土一般采用无黏性土，不采用黏性土，不仅是黏性土的压实性不易控制，而且孔隙水容易积聚而增加土水压力。所谓有效性，是指该方法能达到预期的效果。例如：建造在比较软弱的地基土上，主楼与裙房连成一体的建筑，很难考虑采用天然地基或浅层地基处理。对变形要求严格的深基坑，如采用悬臂桩围护，可能因变形超限而达不到预期效果。某种方法的有效性如何，显而易见的可以通过直观经验判断，直观经验难以判断时，需通过验算作出结论。
3.3 环境限制和负面影响
环境条件是岩土工程设计必须考虑的重要因素。环境条件越严，可选的方案越少。无论何种方案或工法，一般都是有优点，有缺点，有其适用的一面，又可能有某些负面影响。例如：城市中不能采用噪音大的锤击式预制桩和沉管式灌注桩；泥浆污染城市，某些注浆材料污染地下水；有些施工方法影响人体健康；地下开挖和深基坑开挖时，大量抽排地下水，严重浪费宝贵的水资源，不符合可持续发展原则；降落漏斗使邻近工程产生附加沉降等等。
3.4 基本资料的完整性和可靠性
岩土工程设计应有必备的基础资料。但实际上，基础资料不一定每个项目都十分完整和理想，概念设计时应充分予以注意。例如岩溶发育地区地基条件十分复杂，除了威胁工程稳定的洞隙、土洞、塌陷外，基岩面高低不平，变化无常，虽一柱一孔，也不能完全将基岩面查得清清楚楚。这就要求在此基础上做的岩土工程设计留出必要的余地，以备施工勘察时根据具体情况补充必要的处理措施，对方案作必要的局部调整。
确定天然地基、复合地基、桩基的承载力是个很复杂的问题，载荷试验被认为是比较可靠的方法，但并非每个工程都能做到。有些工程仍需要根据土性和经验进行设计。
4 岩土工程的动态设计和应急措施
由于地质条件和岩土参数不易弄清，岩土工程设计常常不能一步到位，事先的定量计算只是一种估计，只有原型实测才最可靠。因此，需与信息化施工配合，进行动态设计。这种设计原则已在边坡设计，地基基础设计，基坑设计，堤坝设计，地下工程设计中广泛应用。
动态设计的基本方法是：根据已经掌握的数据估计算一个预测目标，例如位移（正演）。施工过程中利用现场观测数据反演设计参数，再用反演所得的参数正演目标，如此反复，一次比一次更趋正确，在这个过程中，还可以通过“施工勘察”核查地质条件，调整设计方案和施工程序，保证工程安全和经济， 并满足所有预定功能，即包括预定功能要求、安全性和耐久性要求、投资和工期的经济性要求等三个方面。
参考文献
[1] 常士骠.工程地质手册（第四版）[M].中国建筑工业出版社，2007.
[2] 陈希哲.土力学地基基础（第三版）[M].清华大学出版社，2004.
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