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巖土工程典型案例范文1
關鍵詞：勘查技術與工程；課程體系；專業建設
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）24-0279-03
隨著我國鐵路、公路、水利等基礎設施建設的快速發展，以及國家不斷提高對工程災害和地質災害的防治力度，同時國家注冊巖土工程師制度的實行，勘查技術與工程專業的內涵和外延也在不斷地深化和拓展，與本專業相關的工程領域也不斷增加。其工作內容已不再只是原來的工程勘察，而是包括了“巖土工程勘察、設計、施工、監測、監理”等各方向，來服務于交通、水利、水電、鐵路等工程建設部門。學生畢業后可從事巖土工程勘察、地基基礎設計、環境巖土工程評價與治理、巖土工程施工和監測等工作。我校勘查技術與工程專業為2010年新上專業，是在兩個原有專業（巖土工程和工程地質）的基礎上建立起來的，是在結合我校土木工程專業學科特點的基礎上，充分利用土木工程中兩個已有專業（巖土工程和地質工程）的資源優勢建立起來的，目的是創辦具有自身特色的勘查技術與工程專業，使本專業的學生具有較寬的專業知識面，具有較高的綜合素質和能力，以滿足社會工程實踐對本專業人才的要求。
一、勘查技術與工程專業人才培養目標和指導思想
本專業培養目標為：適應社會主義現代化建設需要，在德、智、體、美和知識、能力、素質各方面協調發展，擁有良好的公共社會科學和自然科學基礎知識，系統地掌握勘查技術與工程基本理論和基本知識，獲得巖土工程師的基本訓練，能在鐵路、公路、房建、市政等領域從事工程地質勘察、巖土工程設計與施工、工程物探、地基處理等、地質災害的預防等工作的高級工程應用技術人才。學生在校系統學習勘查技術與工程學科專業基礎知識和實驗、實踐技能，獲得巖土工程師的基本訓練，畢業后能將其應用于各領域。同時根據本專業的學科發展以及社會對勘察類人才需求的特點，確立了我校專業人才培養的總體指導思想：寬口徑、厚基礎、強適應，適應學科發展，知識結構合理，知識傳授與實踐能力、創新能力的培養并重，適應社會對人才的需求，實現學校學習與單位工作之間的無縫連接。
二、勘查技術與工程專業課程體系構建和專業建設
在詳細調研國內外勘察技術與工程專業課程體系的基礎上，結合我校特色，對人才培養體系進行了全方位的研究、探索，對該專業的教學內容、手段進行一定調整，建立了與培養綜合素質人才和注冊巖土工程師制度相適應的勘查技術與工程專業課程新體系，課程教學體系的主題思想是以學生的能力培養為主線，理論教學與實踐教學相結合；以學生的綜合素質發展為目標，各教學環節在教學過程中實現整體優化。
1.構建遞進式強化培養模式，強化學生的能力和素質培養。突破傳統的本科教育中“老三段”（基礎課、專業基礎課、專業課）為序列體系的課程模式的培養模式，構建了遞進式培養模式：即初步培養、單項強化培養和綜合提高的培養模式。在初步培養階段，學生一入學就進行專業認識實習，學生除了學習一些基礎課外，同時學習專業概論課，形成對本專業的初步認識。在單項強化培養階段，主要是讓學生進行集中的理論課程學習和專業實踐，來強化學生在單項技術方面如巖土工程勘查、基礎工程、地基處理等方面的能力。綜合提高培養階段主要是采用典型工程案例教學，通過對整個工程案例進行整體介紹，包括工程勘察、方案設計、施工技術等方面進行綜合分析，同時在講解過程中讓學生結合已學知識進行多個方案的論證、討論，從而提高學生的綜合素質和解決問題的能力。
2.建立寬厚適宜的理論課程教學體系，強化學生的能力和素質培養。構建課程體系時以培養學生的專業能力為出發點，首先明確了課程體系中各門課程的地位和任務，以及各科課程間的界定和聯系。課程體系設置在橫向上，打破學科分割，將全部理論課整合為五大模塊，即人文課、自然科學基礎課、專業技術基礎課、專業技術課和選修課，學生除了進行系統地理論和專業課程學習外，還可根據自己的愛好對選修模塊進行課程選修，從而利于學生的個性發展。在縱向課程安排上，我校勘查技術與工程專業以“數學、力學-地學-勘查技術-工程實踐”為主線，同時強化外語、計算機在本專業上的應用能力。依托土木工程，以培養注冊巖土工程師為目標，根據知識、能力和素質為主的培養要求，一些主干課如高等數學、工程力學等要有足夠的深度，從而使學生具備足夠扎實的理論基礎。地學和勘察技術等相關課程，如巖土材料力學、土力學、工程測量、建筑材料、普通地質學、礦物學與巖石學、水文地質學、構造地質學、巖體力學、巖土工程勘察、工程物探等課程，在保證學生具備較寬的知識面的同時，突出課程的應用性。如《基礎工程》、《地基處理》這兩門主要專業課在進行教學時，建立了由基本理論和綜合應用兩部分組成的兩步階梯式的課程教學：即首先系統介紹基本理論以及各種方法的基本原理和工藝，然后通過完整工程實例進行綜合性的案例教學，使學生對所學基礎知識進行重新認識和綜合應用。在開設以上專業課程的同時，還開設環境巖土工程、工程監理、地質災害防治、巖土工程應用軟件等相關選修課程，使學生的知識面得到拓寬，專業知識更加深厚，知識結構更趨合理。
3.建立綜合的設計和實習的實踐教學體系，強化學生的能力和素質培養。加強培養學生的工程意識，增加學生工程實踐的機會，加深學生對專業知識的理解，增強學生的應用和解決問題的能力。設計環節教學體系主要從以下幾個環節構建：課內的課程設計、單項工程設計、畢業設計等。實習實踐教學體系按課內實驗、認識實習、單項技術實習（如地質實習、測量實習）、生產實習、畢業實習等依次遞進地來構建實習體系，使學生對所學理論的認識不斷加深和強化，同時加強了學生對理論知識的綜合運用。同時在實踐教學中，教師要注重培養學生用所學理論知識解決實際問題的能力，以提高他們的綜合能力。與生產單位合作建立生產實習基地，結合生產、教學及科研建立產學研基地，進一步提高教學效果。目前我?？辈旒夹g與工程專業已經與北方設計院、河北勘察設計研究院建立了校外實習基地。學生在實習基地可直接參與到單位的實踐中，便于將學校中的理論與實踐結合，加深理論知識的認識和提高畢業后的實踐能力，實現在校學習與單位工作之間的無縫連接。
4.加強專業課的課程建設和師資建設。加強本專業的課程建設。我校的勘察技術與工程專業是以巖土工程與工程地質為基礎建立起來的，在這兩個老專業的課程中，現有“土力學”、“基礎工程”、“工程地質”等省級精品課程，今后，還要繼續加強學科的課程建設，通過課程建設來不斷提高人才培養水平。加強該專業的師資隊伍建設。加強專業教師工程師素質培養對專業特色發展可以起到促進作用，為社會培養出高素質、有競爭力的專業人才，奠定堅實的基礎。同時勘察技術與工程專業是國家注冊巖土工程師考試的主要專業。我專業現有的任職教師中，有國家注冊巖土工程師5名，他們通過廣博的專業知識和豐富的實踐經驗來熏陶學生，影響學生，提高學生的專業認知度和熱情，來提高人才的培養水平。
巖土工程典型案例范文2
關鍵詞：毛烏素沙漠 風積地貌 工程勘察 土石分級
1、前言
我國西北地區陜西省榆林市以北至以南為廣闊的毛烏素沙漠，面積約4.22萬平方公里，降水較多，植物生長較茂盛。近年來由于煤炭、天然氣等能源產業發展下，以產建道路為主的各種基礎設施需求增加。本文以-17集氣站--18集氣站道路的巖土工程勘察為例，探析風積地貌區巖土工程勘察的要點。
-17集氣站--18集氣站道路位于鄂爾多斯市烏審旗圖克鎮境內，為四級砂石路，全長17.2548km，起止里程樁號K0+000.0～K17+254.8。起點位于-17集氣站，向東經過毛烏素沙地，終點與四級公路萌烏線相接，距-18集氣站約0.7km。
2、主要風積地貌
烏審旗位于毛烏素沙漠腹中，年平均降水量376.6mm，年平均最多風向為NNW 和W，屬于大陸性季風中溫帶氣候。主要地貌分述如下：
半固定沙丘：沙丘由松散沙為主，在植物生長較多的地方略有結皮現象。流沙呈斑點狀分布，流動緩慢。固沙造林條件較好。在丘表和丘間洼地，有較密的植物生長，覆蓋度15%～40%。迎風坡凸而平緩，為5°～20°，背風坡較陡，為28°～34°，植被主要為沙蒿，少量沙柳。
固定沙丘：大部分丘表有薄層土結皮，流沙已不多。危害程度輕微，不需要大規模固沙造林，地形起伏較小，主要為樹枝狀沙壟、沙堆，迎風坡凸而平緩，為5°～20°，背風坡較陡，為15°～25°，植被主要為沙蒿，少量沙柳，偶見散樹，大部分丘表有薄層土結皮，覆蓋率約50%～80%。
濕灘：地形開闊平坦，植被為沙柳和沙蒿，表面大部分有薄層土結皮，覆蓋率約60%～80%。地下水埋深在2m以內。
干灘：地形亦開闊平坦，植被為沙蒿和牧草，表面可見有薄層土結皮，覆蓋率約60%～80%。地下水埋深大于2m。
3、勘察目的
主要為根據有關規范和設計文件，設計方案，技術要求等資料，有針對性地進行巖土工程勘察工作，查明道路經過地區的工程地質條件及水文地質條件，對巖土進行分類分級，為道路的設計和編制施工圖提供準確完整的工程地質資料。
4、采取的勘察方法及手段
據該區勘察經驗知，擬建場地地層分布較簡單，主要分布的地層為第四系全新統風積層，局部為白堊系碎屑沉積層，本次勘察采用工程地質調繪、洛陽鏟勘探和室內土工試驗相結合的方法，對場地進行了全面詳細的巖土工程勘察。
1、工程地質調繪
按照設計要求及有關規范、規程等要求，對沿線進行工程地質調繪，調繪寬度為路線兩側各200m，調繪長度為路線長度并于路線起止點順延200m。調繪工作采用沿線不間斷的調繪方法。
2、洛陽鏟勘探
地貌變化不大，無構造物的路段，只進行路基勘探，在道路條件較復雜地段或轉彎處，適當加密勘探，垂直探進，每隔1.0m取擾動樣1件。
3、室內試驗
擾動土試樣進行顆分試驗和土腐蝕性測試，水樣進行水質分析試驗。
5、地貌分區與工程地質評價
根據勘察結果，道路全線土層由細砂、中砂和砂巖組成。據歷史記載沿線無較大的地震發生，不會產生影響路基及其穩定性的構造地質問題，道路沿線穩定性較好。
根據《公路工程地質勘察規范》（JTG C20―2011）附錄J土、石工程分級（表J-1）進行分級，道路所經地段地貌分區與工程地質評價詳細描述見表5：
5、勘察要點分析
根據勘察經驗，毛烏素沙漠的道路勘察，由于植被較豐富，沙丘常見為以半固定沙丘和固定沙丘，流動沙丘較少，部分地區可見平坦的灘地，對防止水土流失有利。工程地質條件較簡單，勘探點間距一般可在400～500m內，勘探深度4.20m滿足工程需求，但局部地區基巖埋深較淺，在工程地質調查期間應加以注意。此外，水位較淺的固定沙丘區與濕灘區局部地區可見薄層灰黑色粉質黏土層，該層在冬季時會形成硬度較高的凍土，應結合季節情況選擇合適的勘察工具。
6、結語
隨著的煤炭、石油和天然氣等供求量增加，道路建設的項目有較大的前景。本文主要是通過勘察處于毛烏素沙漠腹中的-17集氣站--18集氣站道路，來總結出風積地貌較典型工程地質特點。可借鑒于相似的工程，促進風積地貌區的工程地質經驗交流。
參考文獻：
1《公路工程地質勘察規范》（JTG C20-2011）
巖土工程典型案例范文3
關鍵詞:特殊地形環境；巖土勘察方法；工程處置
中圖分類號：F407.1文獻標識碼： A
傳統的勘測方案最廣為采用的方式就是在以經驗豐富的從業人員或者工程師作為指導基礎，按照國家或國際標準進行傳統模式的規劃評審，由于傳統模式的局限性，對于一些地質環境復雜的地方，經常會因為一些人為的因素致使勘測結果出現較大的偏差，使得基礎勘察的合理性受到相應影響。我國受地裂縫災害最為嚴重且可以算作典型案例的地區是滕州棗莊市的西崗礦區，由于地裂縫的產生對當地煤礦產業的發展建設產生了巨大的影響，尤其是在建筑施工勘測以及項目規劃建設方面的影響更是深遠，并且因地形原因，若是不對其進行深入的研究，將會對礦區未來的發展產生更為不利的結果，也會對礦區工人及建設施工帶來巨大的安全隱患。
1地裂縫及巖土勘察特點
1.1 地裂縫的特點
地裂縫作為土地形變的一種特例，也是一種宏觀表現的地表破壞。由于地裂作用，因此形成的地裂縫是一種因為內、外動力和人類活動等要素的作用導致地面發生破裂的一種現象。大多數建筑物被地裂縫穿過，致使多數建筑物發生毀壞、道路開裂、管道破裂，使得當地人明財產受到了嚴重損失。
西安作為我國十三朝古都仍舊飽受地裂縫危害，最早于1959年發現了地裂縫的產生， 其活動量百分之七十到九十是由于抽取承壓水造成的，而在1976年之后，西安地區地裂縫的活動強度與規模急劇增加?，F在已發現出露總長72千米，延伸總長103千米的一十三條主地裂縫，并致使1741間平房受到破壞，168幢房屋受到損害，91座生產廠房破損等，估計有將近六億的經濟損失。
1.2 巖土勘察的特點
由于巖土材料自身不確定性的特點，比其他材料在進行工程勘察時更要嚴格注意材料特性的影響。巖土工程勘測作為所有土木類工程建設項目的施工基礎，是一個診斷并提供巖土工程數據及相關資料的過程。然而，因為在其他的工程項目中，在進行施工前或者勘察的過程中已經對巖土材料依據規格的要求進行了相關的質量控制，且資料數據多為已知或易得的，因此借由勘察進行估計巖土的勘察參數和材料性能是一個極具特殊性的勘測巖土工程問題。
換言之，想要了解巖土的性能就要先對其進行相關的勘察工作，并且在這一過程中應該確?？辈焖玫囊磺杏嘘P巖土特性的數據資料。不過巖土本身的特點是不能借由外界因素來進行加工處理的，進行巖土工程勘察時，工程師使用的都是天然的巖石材料，最后的勘測數據都是通過勘測實驗估計得到的。
2處于地裂縫特殊地形環境下煤礦區
2.1 地裂縫的成因
地裂縫形成的主要原因是由于地質運動，例如地震等。但是對于近年來西崗礦區出現的大范圍的地裂縫卻不僅僅能借由地質運動這一簡單的理由所能論述的。科技發展迅猛，技術不斷改革更新，因此，地質運動或是地下熔巖的發育都是形成地裂縫的主要因素。與此同時，人類對打字人的過度開發和地下水的過量開采更是加速了地裂縫的擴張。
2.2 礦區地裂縫的形成及特征
礦區的地裂縫形成因素也多是由地質構造運動或是地下水的潛蝕，相對難以忽略的大批量的對地下水進行的開發利用活動，忽略了可能引起的地質變化，使得地面發生沉降，從而引起了地表開裂。在地裂縫周圍的建筑物應該采用主動避讓的方式，從長期發展看來更是有利，即在地裂縫大約五米至八米的范圍內，不能修建各種類型建筑物，也就是說即便是平房也是不允許修建的。
經過對西崗礦區長期的勘測，發現其具有以下特征：
第一，地裂縫平面形態呈現出平行排列且間距不等的情況，并且其相鄰裂縫的間距跨度為0.6千米至2千米不等。基本方位為NE--NEE，經過統計數據得，優勢方位為北偏東70度方向，傾向SE--SEE,傾角約80度。
第二，每條地裂縫的延伸長度大都長約數公里到數十公里，主要以緩慢的運動方式為主要活動方式，使得地裂縫的上盤下降，而下盤相對上升。
第三，西崗礦區地裂縫的本質是由于地質構造活動引起的擴張斷裂的運動，其分布的特點與因為不加節制抽取地下水而產生裂縫的原因大不相同。
第四，現今礦區地裂縫的活動除了地質構造因素以外還有因為過量抽取承壓水而產生的誘發影響，有數據表明，當承壓水位進行大幅度下降時且處于地裂縫發育的某一時期，將對其發展產生加速與激化的作用。
2.3 巖土勘察方法——靜力觸探試驗
靜力觸探是指將壓力裝置把配置觸探頭的觸探桿壓進實驗土層，并利用量測系統進行貫入阻力測定，以達到確定圖的某些物理力學性質的，一種可用運于工程地質調查的土地原位測量方法，并且可以為工程構筑物等工程項目勘測提供原始數據。但是靜力觸探試驗不能取得土樣，但由于其簡單易行的操作，且小于標準貫入試驗誤差與較高的準確度，可以取得位于深度中土體性質的資料。通常情況下，利用傳統靜力觸探實驗得到的數據有摩擦力、摩擦比和椎尖阻力等；分析土層的類別，對于黏性土質，其摩擦力大但椎尖阻力小，砂質土則是與之相反，因此摩擦比也有所不同。通過運用土壤的這些特性，借由椎尖抗阻和袖管摩擦，同時與摩擦比相配合的方式來區分土質類別。
由于地裂縫是一種自然的地質現象，因此人類很難對其進行控制，只能利用勘測等手段進行特征觀察以便于減少對生活產生的危害。為了進行深入研究，通常在地裂縫的兩側進行露點埋設固定點以建立監測站，進行長期監測活動，以期由此找到地裂縫的危害范圍以及其對應的力學性質。
2.4 地裂縫環境下的相應工程處置
地裂縫作為西崗礦區一種最主要的自然環境地質災害，對西崗礦區的發展及建設產生了難以估計的影響和破壞，并且由于其裂縫主要是因為地質構造運動而產生的，因此，在2006年9月頒布的《地裂縫場地勘察與工程勘察規程》中規定，各類建設工程項目均不能跨越地裂縫進行布置。同時，新規定還表明，在地裂縫存在的場地中，建筑物的長邊應該與地裂縫進行平行設置，不應該進行與地裂縫垂直設置；建筑物基礎的外沿，即以樁基礎為樁端的外沿置地裂縫的避讓距離，應按照下表中規定，進行相應設置，并且基礎的任何部位都不能與主變形區進行交叉設置，四類建筑物允許設置在主變形區內。
表1地裂縫場地建筑物避讓距離
進行總平面整體勘察時應將雨水、污水等排水系統做相應處理，不得將場地排水排入地裂縫；同時，在進行總平面勘察是時，要嚴格遵循各類規定，避免跨越主地裂縫和次生地裂縫，出現不得不進行跨越情況時，應該采取安全可靠的設防措施，同時進行沉降觀測，必要時進行再次連接。
結論：綜上所述，由于地裂縫變形帶較差的物理力學性質，致使變形帶內部裂縫增加，地下水下滲，裂隙逐漸增多，并且對于西區礦區而言，其地裂縫的形成本質是因為地質構造所決定的擴張斷裂運動，是人類難以掌控，所以只能通過勘測進行預防，難以制止。若要對其進行相應的控制，就應該對深層地下承壓水的開采進行限制，防止承壓水位繼續下降，保持地面沉降的穩定性，如此，地裂縫的劇烈活動才能得到緩解，同時也將減輕對于周圍建筑物的損害。
參考文獻:
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[2] 王光亞,邱祖林,倪嘉曾. 江蘇省金壇市鹽礦區地面沉降預測及環境影響分析[J]. 中國地質災害與防治學報. 2007(03)
巖土工程典型案例范文4
關鍵詞：深基坑；水平位移；地表沉降；坑底隆起；煙臺
Abstract: Numerical analysis and field monitoring are studied to analyse the characteristics of a deep excavation in Yantai. It can be seen from the numerical analysis results that the horizontal deformation has the feature which the largest deformation situated on the ground surface and the least one lay on the bottom. Ground settlements and bottom heave varied under different support systems. The stronger the system was, the further the location of the maximum settlement from the excavation was. The least bottom heave located near the excavation, and it increased with the distance from the excavation. When the distance arrived at 1.0H, where H is the final excavation depth, the bottom heave increased to a stable value. Based on the observed data, the monitored maximum horizontal deformation was less than 0.1% H, which is apparently less than the ones in the soft soil area. The observed performance were less than the ones which were calculated by the numerical analysis. As an important project in Yantai, the collection study could offer the reference for the similar project.
Key words: deep excavation; horizontal deformation; ground settlement; bottom heave; yantai
中圖分類號：TV551.4文獻標識碼： A文章編號：
1引言
隨著經濟的快速發展和人口數量的不斷增加，近些年來，煙臺地區完成了大量的高層建筑及市政工程建設，與此同時，大量的建筑規劃也在緊鑼密鼓的進行中，其中很多工程建設位于市中心繁華地帶。在這種環境下，一方面，基坑工程向著更大、更深、支護結構更復雜的方向發展；另一方面，多數深基坑工程周圍環境復雜，由深基坑施工引發的環境效應問題日益突出。
對于工程設計人員來說，掌握基坑側向變形與地表沉降的變形特點非常重要。由于基坑工程有很強的個性，土層條件、圍護墻形式、支撐系統剛度、施工工況、降水、溫度變化等均在不同程度上制約著基坑的變形。因此，綜合考慮以上因素來研究深基坑工程的變形性狀依然是巖土工程界關注的焦點。
深開挖課題研究主要采用數值分析和現場實測進行。目前數值分析已經在基坑工程中得到廣泛應用，Ou（1998）等學者對深基坑的數值模擬做了較多的工作；現場實測作為對基坑變形的綜合反映，Long（2001）等學者對深基坑開挖的實測數據進行了較完整的分析研究。本文以煙臺某深大基坑為背景，利用有限元分析軟件PLAXIS 建立有限元分析模型，研究了土釘墻與樁錨支護下的深基坑開挖相關變形特征，分析了不同支護形式對基坑變形的影響，最后將分析結果與現場實測數據進行對比，從而為優化設計提供理論參考。
圖1基坑平面圖及主要監測點布置
Fig.1Layout of excavation and instrumentation
2工程項目介紹
2.1工程概況
場地位于煙臺市中心地帶，北側為市區中心主干道路南大街、東側為西南河路、南側為毓璜頂東路、西側為民房。該工程案例為A、B、C三個施工區域，A區位于場地北側，上部結構包括一幢33層主樓；B區位于場地東側，上部結構包括四幢33層主樓；C區位于場地南側，為3層地下車庫。基坑平面形狀不規則，總周長約795.0m，設計大面積開挖深度為12.4~14.2m，局部21.0m。基坑開挖順序由B到A再到C進行?；悠矫鎴D見圖1。
2.2地質條件
工程場地屬于山麓斜坡地貌，地勢相對平坦。開挖深度影響范圍內以粉質粘土為主，坑底位于風化巖層，開挖前地下水位位于地表下1.8m左右，地基土層主要物理力學性質指標見表1所示。
表1土層物理力學性質指標
Table 1Physical and mechanical parameters of soils
2.3支護結構
支護方案采用土釘墻與樁錨支護作為擋土結構。A區與C區場地西側采用樁錨支護，樁徑0.8m，樁間距1.5m，錨固體直徑120mm，一樁一錨，錨索水平間距1.5m，入射角為15°。A區西側錨索自上而下共4道（長度依次為18.0m、18.0m、18.0m、16.0m），豎向間距3m，開挖深度15m；C區西側錨索自上而下共5道（長度依次為25.5m、25.5m、20.0m、18.0m、17.0m），豎向間距3m，開挖深度21m；場區其余部分采用上部土釘結合下部一道錨桿支護，（土釘長度依次為12.0m、12.0m、12.0m、12.0m、6.0m、6.0m，錨桿長度為6.0m），豎向間距1.5m，開挖深度12.4~14.2m。土釘墻上部坡角51°，放坡比例1：0.8，下部坡角63.4°，放坡比例1：0.5。剖面圖見圖2。
剖面1
剖面2 剖面3
（標高單位為m，其他單位為mm）
圖2基坑典型剖面圖
Fig.2Typical cross section of excavation
為了解基坑施工過程中支護結構、地基及周圍環境的反映，現場設置了多個測試項目，其中重點監測項目為基坑的地表測斜與沉降。主要監測點平面布置見圖1。
3有限元數值模擬
3.1計算模型
根據以往的工程經驗及有限元計算結果，基坑開挖影響寬度約為開挖深度的3-4倍，影響深度約為開挖深度的2-4倍，再擴大計算范圍對基坑變形沒有顯著的影響。本文采用2D分析方法，計算中考慮到基坑形狀的對稱性，以及縮短計算時間、提高計算精度，取基坑寬度的一半進行分析，故建立的模型中三個剖面長寬依次為70m×30m、90m×40m、90m×50m。
有限元計算中，土體采用15結點三角形單元模擬，擋土墻用板單元模擬，用10結點無厚度接觸面單元來模擬擋土墻兩側與土的接觸面。本文利用PLAXIS軟件自動劃分網格劃分單元，在“劃分精度”中選擇“精細程度”。
地面超載按照設計值20kPa計算，作用在距基坑2m以外，寬度10m。
基坑土方開挖遵循“開挖支撐，先撐后挖，分層開挖，嚴禁超挖”的原則，按照對稱開挖的模式分步開挖。
3.2基本假定
(1) 假定開挖過程歷時較短，采用總應力法分析，不考慮土的固結和滲流的影響；
(2) 不考慮前期施工對初始應力場的影響；
(3)A、B、C三場區土釘支護中土釘長度略有不同，但相差不大，計算時統一采用剖面1中的土釘參數。
3.3計算參數
土體采用摩爾庫倫模型，圍護結構彈性模型（E=21000MPa， μ=0.3）,雜填土（E=5MPa， μ=0.3）,粘土（E=15MPa，μ=0.3）,碎石（E=50MPa， μ=0.3）,強風化層（E=80MPa，μ=0.3）,中風化層（E=150MPa, μ=0.3），土體其他基本參數見表1。
3.4變形場云圖
通過有限元數值分析，開挖至坑底后，各剖面變形場云圖見圖3。
剖面1’
剖面2’
剖面3’
圖3變形場云圖
Fig.3 Deformation cloud chart
4計算結果與分析
4.1水平側向位移
圖4為剖面2與剖面3（樁錨支護）在開挖結束后基坑水平側向位移。圖中包括了兩個剖面沿深度的側向位移模擬值以及圍護樁頂側向位移實測值。
圖4開挖結束后基坑水平側向位移
Fig.4Horizontal displacements of pit after the excavation
現場實測了圍護樁頂的側向位移，剖面2、剖面3開挖完成后樁頂側移實測值分別為6.1mm、10.2mm，符合相關監測規范的要求。由圖4數值模擬曲線可知，側向位移變形呈典型的“三角形”特征，即上部變形最大下部變形最小。剖面2、剖面3最大側向位移均發生在樁頂位置，位移值分別為13.2mm、19.8mm，兩剖面最小側向位移均發生在圍護樁底位置，位移值為分別1.7mm、1.5mm。
比較圖4中的模擬值與實測值，實測值較模擬值偏小，原因是由于PLAXIS數值模擬中土體采用摩爾庫倫模型，其假定為線彈性體，而實際中土體為彈塑性體，此外，施工等外部條件也會影響實測值與模擬值的吻合。由于現場實測條件的局限性，現場沒有埋設沿深度方向的側移監測設備，有限元數值模擬可以較好地模擬側移發展曲線（見圖4），因此數值模擬分析對基坑工程的研究有重要作用。
圖5 最大側向位移與基坑開挖深度關系
Fig.5 Relationship between maximum lateral wall deflections and excavation depth
如之前分析，本案例最大側向位移位于樁頂位置，圖5表示最大側向位移與基坑開挖深度關系。由圖可知，本工程案例實測最大側移小于0.1%H （H為最終開挖深度）。Long（2001）曾收集了多個國家地區基坑變形數據，圖5中展示了其收集的部分基坑變形數據，徐中華（2009）等人總結的上海地區深基坑變形數據也包括在數據圖中。比較以上數據可知，基坑不同支護形式（如地下連續墻、排樁、板樁）對控制變形影響較大，大部分基坑最大側向位移值介于0.1%~1.0%H之間，本案例最大水平位移低于0.1%H，較臺灣和上海地區類似基坑工程明顯偏小，其中土層條件是導致變形差異的主要因素，此外，基坑的施工條件及幾何形狀的不同也是影響變形的重要因素。
4.2地表沉降
圖6坑外地表沉降距坑壁不同距離變化曲線
Fig.6Surface settlements with distance from excavation
圖6為距基坑不同距離地表沉降分布曲線。由圖中數值模擬沉降曲線可以看出：剖面1與剖面2、3沉降曲線略有不同。對于土釘墻（剖面1）支護下基坑坑后地表沉降曲線為馬鞍形，最大沉降發生位置位于1.0H范圍內，沉降顯著影響范圍為距基坑2.0H；對于樁錨（剖面2與剖面3）支護下基坑坑后地表沉降曲線為拋物線形，最大沉降發生位置位于1.5H范圍內，沉降顯著影響范圍為距基坑3.0H。此外，由變形曲線可以看出，支護強度越大，最大沉降發生位置距基坑側壁越遠。
現場監測了距基坑側壁3.0m范圍內地表沉降值，對比沉降實測值與模擬值可知，兩者數值上有一定差別，實測值較模擬值偏小，但兩者變形特征類似，同時由實測數據與模擬曲線可知，在靠近基坑位置處，由于支護強度不同，剖面1沉降值大于剖面2與剖面3，由于開挖深度的不同，剖面3沉降值大于剖面2。
4.3坑底隆起
圖7開挖結束后基坑坑底隆起
Fig.7 Bottom heave of pit after the excavation
圖7為開挖結束后基坑坑底隆起數值模擬變化曲線。由圖可以看出，坑底隆起量在靠近基坑側壁處最小，隨距基坑側壁距離的增大，隆起量逐漸增大，在1.0H位置處趨于穩定，最大隆起量在基坑中間位置。此外，不同支護形式下的坑底隆起變形曲線略有不同，對于土釘墻支護（剖面1），靠近基坑側壁位置處坑底隆起量大于錨噴支護（剖面2與剖面3），但基坑中間位置處坑底隆起量小于樁錨支護。由于開挖深度的原因，剖面3坑底隆起量大于剖面2。
5 結語
基于煙臺某深基坑的數值分析與實測數據的基礎上，得到以下結論：
(1) 通過有限元數值模擬分析，水平側向位移變形曲線呈“三角形”，即上大下小特點；現場實測樁頂位移滿足相關規范要求，由于土體模型假定為彈性體，位移實測值較模擬值偏小。
(2) 比較不同地區現場實測數據可知，基坑不同支護形式（如地下連續墻、排樁、板樁）對變形控制影響較大，該案例最大水平位移低于0.1%H，較臺灣及上海等軟土地區類似基坑工程明顯偏小，土層條件是導致不同變形的主要因素，
(3) 不同支護形式下墻后地表沉降曲線有所不同。土釘墻支護下地表沉降曲線為馬鞍形，最大沉降發生位置位于1.0H范圍內，沉降顯著影響范圍為距基坑2.0H；樁錨支護下基坑坑后沉降曲線為拋物線形，最大沉降發生位置位于1.5H范圍內，沉降顯著影響范圍為距基坑3.0H。隨著支護強度增大，最大沉降發生位置距基坑側壁距離越遠?？拷觽缺谖恢玫乇沓两祵崪y值較數值模擬值偏小。
(4) 該案例有限元分析表明，坑底隆起量在基坑側壁處最小，最大隆起量在基坑中間位置處。不同支護形式下的坑底隆起變形曲線特征略有不同。
參考文獻
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巖土工程典型案例范文5
【關鍵詞】陡坡；路基；極限平衡分析；有限單元法
中圖分類號：U213文獻標識碼： A
隨著西部大開發進程不斷推進,城市交通不斷向山區延伸,這給城市道路尤其是陡坡上路基的建設帶來了許多困難。本文結合重慶某市政路網建設工程實踐,從分析山區城市道路陡坡地段路基型式、破壞機理與模式出發,探討其穩定性分析方法,進而提出山區高速公路陡坡上路基的綜合處理方法與治理對策。
1、陡坡路基破壞模式與機理
通常來說,修建在坡度陡于1：2.5的山坡坡面上的路基,稱作陡坡上路基。根據山區地形和路基橫斷面的情況,可分為全填方陡坡路堤和半填半挖陡坡路堤,如下圖所示。
圖1 全填方陡坡路堤圖2半填半挖陡坡路堤
本文中分析對象主要針對全填方陡坡路堤。
山區陡坡上路基穩定性主要受山體的自然坡度、控制性層面土層強度參數的影響、路基建設的開挖爆破工藝等。為了探討山區陡坡上路基的綜合治理措施與對策,首先應深入探討其破壞模式與機理。
1.1 山區陡坡上路基變形破壞機理
陡坡上路基變形破壞機理極其復雜,它是陡坡上路基破壞失穩治理的依據。陡坡上路基變形破壞的原因除由于山區坡度較大以外,路基填土壓實度不足、填料綜合抗剪指標低、路基下存在軟弱土層、路基變形剛度差異過大、填筑物成分不均、地下水的動態變化等都可能導致路基失穩破壞。
1.2 陡坡上路基變形破壞模式
根據巖土力學理論及以往類似工程經驗，陡坡填方路基的破壞模式主要包括:
（1）填方邊坡沿內部土體圓弧滑動。
（2）原始陡坡路基土層抗剪強度低，填方后路基隨同山坡面覆蓋層沿傾斜基巖面滑動（及沿巖土分界面滑動）。
（3）陡坡路基土層較厚，路基連同下臥軟弱土層沿某一圓弧滑動面滑動。
（4）基底為巖層或穩定山坡,因山坡坡度大,路堤整體沿與山坡接觸的坡面產生滑動。
2、陡坡上路基穩定性分析與評價方法
重慶市嘉陵江邊某片區路網工程屬川東平行嶺谷區構造剝蝕淺丘地貌，丘嶺與洼地相間。區內多為農田，地形呈梯級分布。最低點高程約197.10m，最高點高程約274.19m，相對高差約172.91m，總體呈東高西低，斜坡坡角一般6°～26°。
邊坡采用分級放坡。高度小于8m，坡率為1:1.5，大于8m的邊坡每8m為一級邊坡，其他級坡比為1:1.75。
圖3典型陡坡路堤橫斷面圖4 折線滑移法計算簡圖
該斷面路堤邊坡原始地面自然坡度為18°～25°。由于填方路基內部穩定主要由路基填料自身抗剪強度控制，本文中主要針對邊坡沿新老土交界面滑動進行分析（沿巖土分界面的破壞分析方法與此雷同）。
2.1折線滑動法（規范法）
《建筑工程技術規范》中，對邊坡穩定性計算方法給出了規定當采用折線滑動法計算邊坡滑移安全系數時，可以采用分塊傳遞系數的方法進行。
表1 折線滑移法計算簡表
本次計算中所采用的是暴雨工況下新老填土交界面處粘土的抗剪指標，粘聚力c=14 kPa，內摩擦角ф=15°。分析結果表明其計算安全系數小于1.30，邊坡是不穩定的。
2.2有限元法（強度折減法）
目前，由于數值計算的快速發展，有限元法、離散元法的計算普遍用于巖土工程中，在邊坡穩定性分析中應用較為廣泛。本次計算采用有限元分析軟件，基于有限元強度折減法，對邊坡沿老土交界面進行分析。計算滑移交界面所采用強度參數與上文中規范法取值相同。
圖5 計算網格 圖6 主應力分布云圖
圖7 計算位移分布云圖 圖8剪切塑性應變
從計算結果可以看出，邊坡坡腳處變形最大，其值約為6cm。計算滑面的綜合滑移安全系數為1.13。計算安全系數較上文規范法計算的結果偏大。但總體來看，兩種計算方式的結果是相當的。
針對以上計算結果，其安全系數小于規范中要求的1.30（邊坡安全等級為二級邊坡）。采用自然填方是不可行的。本工程采用的處理方法是采用長臺階開挖的方式（臺階長度大于5.0m），臺階底部嵌入原狀地質中的巖層內，并要求填料綜合內摩擦角不小于35°。
按上述方法處置后，根據新路基填料的強度參數，分別對邊坡進行內部滑移和折線滑移計算，能滿足規范中要求。該條道路已投入使用超過3年，從現場監測結果來看，邊坡未發生任何病害及超出監測警戒的情況。
3 山區陡坡上公路路基治理對策
根據以上案例的分析，并結合目前常用的路堤處理方式，陡坡路堤主要有一下治理對策：
（1）填方邊坡沿內部土體圓弧滑動引起破壞時，宜盡可能采用抗剪強度高，耐久性好的填料，如采用開山塊石，級配良好的填料，或采用加筋土、土工格柵的方式。
（2）對于原始陡坡路基土層抗剪強度低，填方后路基隨同山坡面覆蓋層沿傾斜基巖面滑動，應根據土層分布的厚度，綜合考慮處置措施，當土層較薄，開挖工程量不大時，可采用清除土層，開挖長臺階的方式，根據當地的情況適當選用坡腳護腳墻等。
（3）陡坡路基土層較厚，路基連同下臥軟弱土層沿某一圓弧滑動面滑動的情況，采用開挖換填的方式不經濟，且安全性得不到保障，宜結合實際情況設置支擋結構。
（4）針對基巖穩定，因山坡坡度大,路堤整體沿與山坡接觸的坡面產生滑動的邊坡，宜優先采用土工格柵，加筋土等方式，同時確保加強結構與原狀巖質地層的可靠搭接。在施工困難地區，結合當地情況設置支擋結構。
4 結論
結合重慶市嘉陵江邊某片區路網工程陡坡上路基工程的特點,深入探討了陡坡上路基變形破壞模式與機理以及其穩定性分析方法,在此基礎上,提出了山區陡坡上路基綜合治理的措施與對策,并得到如下結論:
（1）若陡坡上存在軟弱層時,首先考慮清除其軟弱層,挖臺階后進行填筑。
（2）在進行設計時,必須計算所有可能存在的路基滑坡安全系數。
（3）當陡坡路基的填方密實度得到保證時滑坡在填土與山坡基底交界面發生。
（4）土工格柵在陡坡路基處理中可以很好地發揮作用,是處理陡坡路基的較好方法。
參考文獻：
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巖土工程典型案例范文6
關鍵詞：項目教學法；支擋結構；教學觀念
作者簡介：楊慶光（1979-），男，江西黎川人，湖南工業大學土木工程學院，講師；唐西婭（1972-），女，湖南株洲人，湖南工業大學土木工程學院，副教授。（湖南株洲412007）
基金項目：本文系湖南工業大學教學改革基金資助項目（項目編號：JG1114）的研究成果。
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）11-0080-01
對于一般教學型高校而言，大土木下城市地下工程專業人才培養的主要目標是培養具有較強素質的地下工程設計、施工和管理專門人才，使施工管理者具有較高的專業技術和技能水平。目前，我國大多具有城市地下工程專業的本?？圃盒６奸_設有“支擋結構設計”這門課程，而這門課程傳統的教學方法僅局限于課堂，通過任課教師的課堂教學，輔助一些簡單的案例分析來完成課程學習，忽略了課程本身的特殊性。從施工管理層面而言，該課程的實踐性要遠超前于理論性。從多年來的教學效果分析發現，學生畢業后需要一個較長的過渡期來將課堂上學到的理論知識與實際工程結合起來，因此傳統教學法難以得到預期的教學效果，對學生今后從事專業技術工作和就業將產生較大的影響。[1-3]針對該課程的特點，探討在傳統教學法基礎上，結合項目教學法來完成課程教學工作，以期取得更好的教學效果，為土木工程相關課程教學和人才培養提供參考。
一、項目教學法的必要性和可行性
1.項目教學法的含義
項目教學法是一種教和學的交互模式，[4-5]這種模式集中關注于某一學科的中心概念和原理，目的在于把學生融入到有意義的任務完成的過程中，讓學生在積極地學習過程中，自主地對相關知識進行建構，從而達到掌握知識和培養實踐能力的目的。將項目教學法應用到支擋結構設計課程中可以豐富學生的學習生活，能夠巧妙地將基本理論，工程經驗，相關軟件和規范等多種知識的掌握和項目學習緊密聯系起來，使學習和現實生活有機地統一起來，達到更佳的教學效果。
2.項目教學法的必要性和可行性
（1）項目教學法的應用可增強相關課程的關聯性，[6]使學生對支擋結構設計形成較為完整的概念。要完成一個支擋結構設計項目，涉及的問題方方面面。以一個基坑支護工程為例，首先，設計者必須對所要設計項目場地條件做充分的了解。如對場地工程地質和水文地質條件、場地周邊地形和建筑物分布情況、基坑開挖深度等做充分的了解，這些內容錯綜復雜，在有限的課堂上是無法用三言兩語清晰地描述，必須通過自己的現場接觸，在實踐中去思考和總結規律，從而建立工程經驗。其次，要根據現場的基本情況，結合業主在資金、施工單位現有生產技術和生產能力等方面的考慮，綜合確定支擋結構的設計方案。最后才是根據勘察報告提供的巖土參數和已經確定的設計方案，進行詳細的支擋結構參數設計。在整個支擋結構設計過程中，涉及巖土工程勘察、巖土工程概預算、土力學和支擋結構設計等多門課程的知識，知識點覆蓋面十分廣。把項目教學法應用到支擋結構設計課程教學中，使學生在完成項目設計的過程中，加深對上述相關知識的理解，找到這些課程之間的關聯，并查找和最終解決課程相關部分的知識點之間存在薄弱環節或盲區，從而提高教學效果。只有牢牢掌握了這幾門專業課程之間的內在聯系，才具備完成整體結構設計的能力。
（2）項目教學法還能有效地提高學生工程設計的綜合能力。項目教學法的實施，可將支擋結構的方案設計、參數選擇、結構計算、構造措施及施工圖設計合為一體，切實培養學生進行支擋結構設計和施工的綜合能力。通過結合典型的工程實例，從現場的踏勘、支擋結構方案對比分析、土層參數選取、支擋結構參數設計計算、巖土設計軟件復核和施工圖繪制等能力進行系統培養。通過將學生的設計方案與實際施工采用的設計方案進行對比分析，找到自己的不足，用實際工程檢驗和改進自己的設計，使學生盡早直觀、形象了解工程實際。此外，在項目教學中，育人于教學過程之中，加強學生愛崗敬業的精神。通過項目教學法，克服過去教學中課堂講授過多實踐過少、被動接受過多主動思考過少的弊端。只有經過深加工的知識才是自己的知識，才能掌握得更加牢固。因此，項目教學法能夠讓學生在完成項目過程中主動去分析問題和解決問題，充分啟發學生思考，培養學生工程設計的綜合能力。
二、項目教學法的實施
采用項目教學法進行“支擋結構設計”課程教學，可以通過以下四個方面來實現。
1.確定項目法教學所采用項目
該課程的實踐性很強，需要有大量的專業基礎準備知識，因此在培養方案制訂階段就要求提前做好準備，在該課程開設之前將前期準備知識學完，然后主講教師根據教學大綱要求，結合工程實踐，確立所用項目，讓有關教師明確該項目內容并吃透精神，以后所有教學活動緊緊圍繞該項目進行。[7]
2.改革教材，圍繞所確立項目內容整編教材，使所用教材更有針對性
目前支擋結構設計方面的教材很多，但是都存在著一些共同點。這些教材的知識點覆蓋面非常廣，內容非常豐富，但是教材內容太注重于理論，對于教學型院校地下工程系學生培養并不十分實用。因此，可以結合項目教學法整編教材，增加更多的工程實踐和行業規范方面的應用和講解，提高教材的針對性。
3.教學計劃的實施
項目教學法的實施分為三步走：首先通過課堂教學的方式，將圍繞教學項目有關的基本理論知識講清講透；其次通過現場教學的方式，針對實際工程，對工程進行分析和講解，然后安排設計任務，要求學生根據任務要求，自己查閱資料進行方案選擇和設計計算；最后，將學生的設計方案同工程采用的方案進行對比分析，在分析中找不足，從而改進設計，使學生在項目設計過程中掌握一定的工程經驗。
4.教學效果檢查
項目教學法成效評估可從學生對項目方案選擇、土層參數選取、支護結構設計、巖土軟件應用和施工圖繪制等方面進行自我評價，之后再由教師對項目工作成績進行檢查評分。分析學生在設計時對分析設計過程中出現的問題和改進的方法，加強項目教學法的改進。
三、項目教學法實施成功與否的保障
1.教師教學觀念的改變
項目教學法要求教師將以自己為中心轉變為以學生為中心；以課本為中心轉變為以“項目”為中心；以課堂為中心轉變為以實踐教學為中心。只有教師觀念的改變，才是項目教學法能否實現的重要保障。
2.學生學習觀念的改變
項目教學法要求學生的學習發生巨大的轉變，不在是靜靜地坐在課堂上聽老師講，更多的是要求學生到現場，到圖書館自己學，老師真正起到的是引導作用，而不是主導作用。
3.學校和企業的支持
項目教學法不同于傳統的教學方法，需要學校和企業的配合，為項目教學營造學習的資源和協作學習的環境。
4.有效評價體系的建立
項目教學法的效果如何，需要有一套完整的評價體系。通過自我的評價來改善和提高教學效果。
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