岩土工程設計

㈠ 　岩土工程設計的內容、理論和方法

岩土工程設計的任務是根據各類工程建築的要求和工程勘察所提供的場地資料和岩土體參數為岩土體的利用、整治或改造選擇最優化的實施方案。岩土工程的設計內容、理論和方法隨具體的工程不同而變化，例如基礎工程設計中主要考慮的問題是地基承載力和地基變形穩定性，可能的設計內容有地基處理方案、降水方案、基坑支護方案等，設計的理論依據主要是土力學和水文地質學；而地下工程設計中所要考慮的首先是洞室圍岩穩定性問題，可能的設計內容有斷面開挖設計、圍岩支護設計等，設計的理論依據主要是岩體力學。盡管不同的工程有其具體的設計內容和方法，但是各類岩土工程設計仍然有一些共同的基本要求和設計原則。

一、岩土工程設計的基本要求和設計原則

岩土工程設計的最基本的原則是以最少的投資、最短的工期，保證在使用期內工程的安全運行和所有預定功能的正常發揮。其中包含了三方面的基本要求：①預定功能正常發揮；②安全性和耐久性；③工期和投資的經濟性。

工程設計時應考慮的因素包括：①工程使用期內預定的功能；②場地條件、岩土性質及其可能變化；③工程結構類型與特點及荷載組合情況；④施工環境和相鄰工程的影響；⑤施工技術條件和設計實施的可行性；⑥當地工程建築材料資源。

岩土工程設計時應注意以下幾方面的問題：

（1）注意場地條件，考慮災害防治措施。充分收集場地的地形、地質、水文、水文地質等資料作為設計依據。場地可能的自然災害包括：暴雨、洪水、地震、滑坡、崩塌、泥石流等；由於工程建設引起的災害包括：采空塌陷、抽水塌陷、邊坡失穩、管涌、突水等。對於這些災害應採取有效的防治措施。

（2）合理選取岩土參數。選取岩土參數時應注意岩土體的非均質性、各向異性，並考慮參數測定的方法、條件，注意參數隨時間和環境的改變以及工程建設的實施對岩土參數的影響。

（3）定性分析與定量分析相結合。定性分析是岩土工程分析的首要步驟，是定量分析的基礎。定性分析的內容包括：工程選址和場地適宜性評價；場地地質背景和地質穩定性評價；岩土性質的直觀鑒定。定量分析可採用解析法、圖解法或數值法，並考慮適當的安全儲備。定性分析和定量分析都應在詳細佔有資料的基礎上，運用成熟的理論和類似工程的經驗進行論證，並提出多種方案進行比較。

（4）注意岩土與結構設計的配合。岩土工程設計中應充分考慮岩土體與人工構築物之間協調一致，保證工程整體功能的正常發揮。

二、岩土工程設計的基礎資料

岩土工程設計的基礎資料隨具體工程需要而異，一般情況主要基礎資料如下：

（1）地形、水文、氣象資料，包括地形圖及平面高程式控制制；水位、流量、洪峰、淹沒、沖淤等；氣溫、降水、凍結深度、暴雨、風暴潮等。

（2）岩土工程勘察資料，包括岩土的類型、年代、成因、產狀、性質、分布；岩土的工程性質及其變異性；斷裂構造的性質、展布及其對工程的影響；不良地質現象的類型、特徵、動態及其對工程的影響；人為地質現象的類型、特徵、動態及其對工程的影響；地震烈度、場地土類別、場地類別、地震動參數、液化測試及評價；地下水類型、水位、動態、地層滲透性和補給排泄條件；水土對建築材料的腐蝕性；特殊岩土的測試與評價。

（3）建築結構資料，包括工程安全等級、建築面積、層數、高度、地基開挖深度、可能採用的基礎類型等；結構類型、剛度、荷載及分布、加荷速率、對沉降的要求等；可能採用的擋土結構類型。

（4）其他資料，包括鄰近工程設施及其與擬建工程的關系；施工排水、排污條件；對施工雜訊、振動的限制；岩土工程勘察、設計、施工的地方經驗；工程建設的計劃進度及工程分包配合情況；地方施工能力、建築材料及勞務價格等。

三、岩土工程設計的理論和方法

1.岩土工程設計的理論基礎

岩土工程設計的對象是各類工程中與岩土體的利用、整治和改造有關的部分，盡管各類工程中涉及岩土體利用、整治和改造的程度、規模和方式不盡相同，但是岩土工程設計都要面對一個共同的問題，即必須設法使岩土體的工程特性能夠滿足工程建築的功能要求。工程建築對岩土體最基本的要求可以概括為強度和變形兩個方面，所以岩土工程設計中最基本的任務就是根據具體工程建築的功能要求和荷載的分布情況對工程岩土體的強度和變形進行驗算，可見，岩土工程設計中最基本的理論是岩土力學。

當天然岩土體的強度和變形不能滿足工程建築的要求時，設計上就必須提出適當的岩土體整治或改造方案，以改善工程岩土體的強度和變形性能使之滿足工程建築的要求。對岩土體的整治和改造必然要涉及到岩土體以外的其他材料和人工結構的使用，因此，岩土工程設計理論僅有岩土力學是不夠的，還必須包括岩土力學以外的其他材料（如鋼筋、混凝土等）力學和結構力學，這樣岩土工程設計才能勝任對岩土體利用、整治和改造的任務。

除局部工程岩土體的力學特性外，岩土工程設計還必須考慮工程場地的地質構造穩定性。因為，一項岩土工程從局部看在力學上即使固若金湯，但是工程場地在地質構造上處在一個不穩定狀態，如果不採取防治措施，此項工程遲早會發生問題，工程損失往往會更加慘重。因此，地質學基礎也是岩土工程設計中最為重要的基礎理論之一，這是用國內外岩土工程實踐中血的教訓所換來的認識。

岩土工程設計還必須考慮設計方案的實施，因此，岩土工程施工工藝也是決定岩土工程設計方案的重要技術因素。

2.岩土工程設計的方法

岩土工程設計應有足夠的安全儲備，以保證岩土工程能夠承受正常施工和正常使用期間可能出現的各種作用；在正常使用期間，工程各部功能具有良好的工作性能；在正常維護下具有足夠的耐久性；在發生偶然事件或局部失效時，仍能保持必須的整體穩定性。

岩土工程設計的傳統方法是建立在經驗基礎上的容許應力法，隨著設計理論和設計方法的進步，有轉向以概率為基礎的極限狀態法的趨勢。

容許應力法是在工程正常使用的前提下，比較荷載作用S和岩土體抗力R，要求強度有一定的安全儲備，變形不過大，安全度的取值建立在經驗的基礎上。

極限狀態法將岩土體及有關結構置於極限狀態進行分析，尋求達到某種極限狀態試驗土體的抗力。極限狀態方程的一般式為：

水工環研究的現狀與趨勢

式中，Z=g（·）為功能函數；x_i（i=1,2，…）為基本變數，包括各種荷載作用、岩土體和材料性能以及幾何參數等。當只有荷載作用S和岩土體抗力R兩個綜合參數有：

水工環研究的現狀與趨勢

當Z＞0時工程處於可靠狀態；當Z=0時，工程處於極限狀態；當Z＜0時，工程處於失效狀態。

定值設計方法將設計變數看作非隨機變數，其設計准則可用下式表達：

水工環研究的現狀與趨勢

式中，K和[K]分別為安全系數和目標安全系數，其中目標安全系數按經驗確定。例如某工程目標安全系數為[K]=2.5，岩土體抗力R=1500kN，作用荷載S=500kN，則安全系數K=3.0，滿足K≥[K]的准則。

概率設計方法將設計變數看作隨機變數，對岩土體抗力R、荷載作用S和安全度進行概率分析，按失效概率或可靠度量度工程的可靠性，將工程的安全儲備建立在概率分析的基礎上。工程在規定的時間內和規定的條件下具有預定功能的概率稱為可靠度，所以，建立在概率法基礎上的極限狀態設計又稱為可靠度設計方法。根據對設計變數的處理水平，概率設計方法分為半概率法、近似概率法和全概率法。

半概率法是最簡單的統計方法，設計中採用抗力和荷載的平均值

和

計算安全系數，即

水工環研究的現狀與趨勢

式中，

稱為中心安全系數。可以進一步發展為「標准安全系數法」：

K_b=R_b/S_b（5）

式中，K_b稱為標准安全系數，R_b和S_b分別由

和

加（減）若干倍的均方差得到，在一定程度上考慮了參數的變異性。

近似概率法採用可靠指標β量度工程的可靠程度，是目前中國工程結構設計採用的方法。其安全系數K_β的計算方法如下：

水工環研究的現狀與趨勢

式中，

，

，

，σ_R與σ_S分別為抗力與荷載的標准差。

例如，對於一級工程，延性破壞類型的目標可靠指標[β]規定為3.7，若某工程經計算得到的可靠指標β為4.1，則工程處於安全狀態。

全概率法把各種基本變數（岩土參數、荷載、幾何尺度、計算精度等）均視為隨機變數，用失效概率直接量度安全性，設計准則用失效概率P_f表達：

P_f=P(R≤S)≤[P_f]（7）

式中，[P_f]為目標失效概率。例如，若[P_f]=1.0×10^-4，則P_f≤1.0×10^-4時是安全的。可靠指標與失效概率的關系為：

P_f=Φ（-β）（8）

式中，Φ（-β）為標准正態分布函數。

定值法的安全度用一個總的安全系數K表示；概率法的安全度用失效概率P_f或可靠指標β表示，建立在概率統計的基礎上。但是，要求每一個工程都進行可靠度計算是不現實的，實際工程的極限狀態設計可採用分項系數設計。分項系數的表達式可以建立在概率分析的基礎上，也可以建立在經驗的基礎上。岩土工程設計的分項系數設計准則可用下式表達：

水工環研究的現狀與趨勢

式中，S（·）為作用效應函數；R（·）為抗力函數；v_n和v_θ分別為工程重要性系數和作用效應分項系數；v_Sd和v_Rd是反映所用效應函數和抗力函數計算模式不定性的系數；a_k為幾何參數；Q_k和f_k分別為作用效應標准值和岩土參數標准值；v_A和v_R分別為岩土參數的作用效應分項系數及抗力分項系數；φ_c為作用效應組合系數；c為閾限值。

目前，岩土工程設計的安全系數和分項系數尚無統一的規范值，表9-5和表9-6所列出的值供參考。

表9-5岩土參數分項系數

表9-6各類工程安全系數

㈡ 工程勘察綜合甲級是否包含岩土工程設計

工程勘察綜合甲級包含岩土工程設計。

工程勘察資質分為三個類別：

1、工程勘察綜合資質

工程勘察綜合資質是指包括全部工程勘察專業資質的工程勘察資質。

2、工程勘察專業資質

工程勘察專業資質包括：岩土工程專業資質、水文地質勘察專業資質和工程測量專業資質；其中，岩土工程專業資質包括：岩土工程勘察、岩土工程設計、岩土工程物探測試檢測監測等岩土工程（分項）專業資質。

3、工程勘察勞務資質

工程勘察勞務資質包括：工程鑽探和鑿井。

(2)岩土工程設計擴展閱讀：

一、甲級資歷和信譽

1、符合企業法人條件，具有5年及以上工程勘察資歷。

2、實繳注冊資本不少於300萬元人民幣。

3、社會信譽良好，近3年未發生過一般及以上質量安全責任事故。

4、近5年內獨立完成過的工程勘察項目應滿足以下要求：

岩土工程專業資質：岩土工程勘察甲級項目不少於3項或乙級項目不少於5項、岩土工程設計甲級項目不少於2項或乙級項目不少於4項、岩土工程物探測試檢測監測甲級項目不少於2項或乙級項目不少於4項，且質量合格。

岩土工程（分項）專業資質、水文地質勘察專業資質、工程測量專業資質：完成過所申請工程勘察專業類型甲級項目不少於3項或乙級項目不少於5項，且質量合格。

二、技術裝備及管理水平

1、有完善的技術裝備，滿足「工程勘察主要技術裝備配備表」規定的要求。

2、有滿足工作需要的固定工作場所及室內試驗場所。

3、有完善的質量、安全管理體系和技術、經營、設備物資、人事、財務、檔案等管理制度。

㈢ 岩土工程和岩土工程設計師一樣的嗎

岩土工程：是一門學科
岩土工程師：主要研究岩土構成物質的工程特性的工程人員
兩者是不同的

㈣ 岩土工程勘察人員和岩土工程設計人員的工作內容差別有多大

兩類抄人員工作內容分別如下：襲
岩土工程勘察人員：負責現場的勘察工作，採用各類勘探設備，對場地內的地層進行勘察，出具勘察報告，供設計使用。
岩土工程設計人員：負責建設項目地下結構或基坑支撐的設計，具體設計內容與設計院對應方向以及項目特性有關。
對所學知識其實可以一樣學的，大部分實際操作知識需要在工作中學，對口專業勘察人員應該是屬於勘察工程，設計人員是岩土工程，不過無絕對，臨近專業也可從業。

㈤ 岩土工程設計和岩土工程是一個專業嗎

此說法就不對：
岩土工程包含很多專業：如岩土工程的評估、咨詢、測量、設計、施工、檢測及檢測等；
岩土工程設計只是其中之一。

㈥ 岩土工程設計和岩土工程是一個專業嗎

此說法就不對： 岩土工程包含很多專業：如岩土工程的評估、咨詢、測量、設計、施工、檢測及檢測等； 岩土工程設計只是其中之一。

㈦ 岩土工程勘察和岩土設計有什麼區別

岩土工程勘察是取樣定性為主的工作。岩土設計是根據使用要求和勘察結論進行方案設計的工作。兩者必須有扎實的岩土地質知識，岩土設計還要有建模計算的功底。可以說岩土設計知識面要寬些。供參考

㈧ 什麼是岩土工程勘察設計

工程勘察屬於建設程序的一個重要環節，一般而言，建設程序分為：
勘察－設計－專施工。岩土工程勘察就是其中屬的工程勘察，簡而言之，就是查明擬建場地地質條件；岩土設計就是建設工程與岩土地質密切相關的那部分設計，通常包括：地基基礎設計、基坑設計、邊坡設計等等。前面程序所說的設計是工程的全部設計，也包括其中的岩土設計，但由於勘察單位作了岩土勘察，對岩土地質條件的認識往往更加直接，也更加深入（岩土地質條件有的時候以資料型式交給其它的設計部門，其信息傳遞很難不失真或難以領會），因此，有相當數量工程，將岩土設計交給岩土勘察單位來做，這種做法，應提倡，至於很多勘察單位沒有設計能力，那另當別論，不應否定這種思路。