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岩土工程勘察 （下）,同济大学 高大钊 2012年4月,1.勘察的前期工作与勘察方案的编制 2.如何正确地确定勘察工作量 3.土工试验技术的基本原理与试验技术 4.原位测试与现场试验的基本试验原理 5.地下水的勘察与地下室抗浮评价 6.勘察资料分析与勘察报告的编制 7.在编制勘察报告过程中如何进行定量计算的讨论 8.关于勘察规范中强制性条文的讨论,勘察资料分析与勘察报告的编制,1. 如何理解参数的统计修正系数 2. 怎样统计抗剪强度指标？ 3. 划分土层时如何看待异常数据？ 4. 如何处理异常的抗剪强度指标？,如何理解参数的统计修正系数,统计修正系数计算时，公式括号中的正负号如何选择？不利组合具体情况下怎么考虑？除了抗剪强度取负号外，还有那些指标通常取负号？或那些指标可以取负号岩土工程参数统计分析与取值是岩土工程勘察内业工作的重要组成部分，是对原位测试和室内试验的数据进行处理、加工，从中提出代表性的设计、施工参数，作为岩土工程勘察分析评价的重要依据由于岩土体是自然形成的，其成分、结构和构造都是随机的和不确定的，勘察时的钻孔或原位测试所取得的土样或数据都有相当大的偶然性，采样必然带有随机性。

因此，岩土工程参数的分析方法必须建立在随机数学的基础上，采用统计的方法获得具有代表性的参数，对于所得到的岩土工程参数也只能从统计的概念上去理解，才能正确地使用统计修正系数是对土性指标的平均值因变异性而进行的修正，平均值乘以修正系数以后称为标准值，标准值是具有概率意义的代表性数值或者称为取用值在勘察工作中取土试样或作原位测试测定岩土的性状和行为，其目的是希望了解岩土体的总体的性状和行为，取土试验或作测试工作是一种抽样的手段，而非目的抽样所得的子样，包括试验的结果和原位测试的结果都是抽样得到的子样，这些子样并非我们的终极目标例如，我们取土作三轴试验，求得的强度指标仅是所取的土样的性状，这些指标在多大程度上反映了整个土层的实际性状呢？我们感兴趣的不是几筒土样，而是整个土层，需要了解的是整个土层强度的平均趋势，亦就是需要了解强度指标的总体如何从子样的数据中得出关于总体的结论呢？这种方法在统计学中称为统计推断，就是从有限的样品的结果出发来估计总体的特征，从特殊的抽样数据来推断一般的总体特征的方法 在采用统计学区间估计理论基础上，可以得到的关于参数总体平均值置信区间的单侧置信界限值：,为了便于应用，也为了避免工程上误用统计学上的过小样本容量（如n=2、3、4等），在规范中不宜出现学生氏函数的界限值。

因此，在1980年代编制《建筑地基基础设计规范》和《岩土工程勘察规范》时，通过数据拟合方法求得了下面的近似公式：,概率估计的结果往往给出一个区间，说明你要估计的客观存在的物理量最有可能在这个区间以内比方说，你要根据试验结果的数据对内摩擦角作出估计，估计客观存在的内摩擦角最大可能存在于7～11之间那么能否说你有充分的把握认为内摩擦角的客观存在肯定就在这个区间范围以内，其实也并没有100％的把握，你还得回答有多大百分比的把握，这个百分比与上面所说的“置信概率”互补，如果置信概率是5％，就说明你有95％的把握估计是在这个区间范围以内，还有5％的可能性会大于这个区间的上限或小于这个区间的下限这种估计称为双侧置信区间界限的估计怎样统计抗剪强度指标？,用抗剪强度试验的资料如何计算土的抗剪强度指标？为什么不同的规范所用的方法不一样，它们之间有什么区别？,如对n组土样，每组切取k个试样，每个试样在不同的周围压力（三轴试验）或不同的竖直压力p（直剪试验）下剪切至破坏，试验结果可以得到 n×k个相应的抗剪强度值 利用试验结果计算抗剪强度指标的标准值，一般有三种方法：, p,,,,,,,,,,,,,,,,,第一种方法将相同应力条件下的抗剪强度值 求得k个平均值 ，再用作图法画出平均的摩尔－库仑包线，求得平均的凝聚力和内摩擦角，或者用回归统计的方法求包线的两个参数的期望值和标准差：,第二种方法是对每组k个试样的抗剪强度值用作图法或统计的方法求得每组的凝聚力和内摩擦角，然后分别将n个凝聚力和n个内摩擦角数据计算平均的凝聚力和内摩擦角及其标准差：,第三种方法是将m=nk组应力和强度的数据进行直线回归统计，回归方程的两个参数即为平均的凝聚力和内摩擦角, 同时也可以求得凝聚力和内摩擦角的标准差：,用这三种方法求得的抗剪强度指标数值可能并不完全一样，岩土工程界对这三种统计方法的看法也并不一致。

《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）采用第二种统计方法，《土工试验规程》（SL237-1999）同时采用第一种统计方法和第三种统计方法，不过这本规程所列的第三种方法只适用于直剪试验的成果分析划分土层时如何看待异常数据？,粉质黏土中往往夹有薄层粘土，在整理数据时粘土的数据要不要剔除呢，有人认为不应该剔除，这样才能反应土层的真实情况，有人认为应该剔除，既然定了粉质粘土就应该剔除粘土的数据，不知高教授有何看法啊我们地区最近出了一本“审查员手册”，里面明确有这么一条 规定：“不同状态的土不能划分在同一层”而执行这一条的依据就是按液性指数来划分，也就是说严格按1来划分，不能“越界”，也就是在统计表中如果硬塑土绝对不能出现0.25的数，可塑土绝对不能出现0.75或0.25的数，否则就要重新分层有人认为，状态不同，都不能分为一层，比如粉土，孔隙比e=0.75~0.9是中密，那么如果是一层，就不能有孔隙比小于0.75或者大于0.9的 实际都是稀里糊涂地统计呢有的甚至很随意的剔除，比如粉土的孔隙比对承载力影响比较大，就把孔隙比大的剔除掉，然后给个小的 变异系数多大才算是大呢？,讨论的是工程勘察中一个非常重要的问题，涉及许多基本概念，怎样认识和处理反映自然形成的土层所具有的物理力学性质？怎样看待土的分类指标、状态划分的指标？岩土工程师应该具备什么样的数据处理与运用数据处理结果的基本素养？变异系数究竟是一个什么样性质的指标？土层的定名和分类对工程究竟有什么样的影响？,怎样认识和处理反映自然形成的土层所具有的物理力学性质？ 土层是在漫长的地质年代里自然形成的，土层物质的来源、搬运物质的自然营力的性质与规模、土体沉积以后的成土环境等等都是变化的、基本上是无序的、随机的。

因此从根本上说，土层总是非均质的、其性质是随机变异的，但人们要利用土作为工程的地基、材料或环境，需要进行设计和施工，就不得不对土体进行适当地划分，分为几个相对比较均匀些的土类或土层，采用一些代表性的指标来描述其物理力学性质，以便于设计与施工但无论怎么划分，无论采用什么方法，总与人工材料不同，客观世界并不随我们在规范的规定而变化，于是就出现了在划分为粉质黏土的土层中，可能有几个指标的塑性指数大于17，划分为中密的粉土中有几个比较大的孔隙比等等，其实这是非常正常的事，不值得惊动审图，惊动了审图还是没有办法解决大自然的不均匀性质怎样看待土的分类指标、状态划分的指标？前面说过为了设计与施工的需要，不得不将本质上是非均质的土体人为地划分为几个相对均匀的土类或土层于是人们就研究土的分类的方法、状态划分的方法、密实度划分的方法，就产生了各种规范的规定但自然界并不买账，它不会服从哪一本规范，无论哪一种方法都可能存在照顾了这一头，又拉下另一头，顾此失彼的现象所以最要紧的是我们使用规范的工程师不要把规范看成绝对真理就可以了举个例吧，粘性土按液性指数划分为硬塑、可塑和软塑三种状态，有的规范采用三分法，平均地各取三分之一。

而建筑地基基础设计规范采用0.25～0.75是可塑，小于0.25是硬塑，大于0.75是软塑这种非等分的方法这个可塑与硬塑之间其实并没有非常严格的界限岩土工程师应该具备什么样的数据处理与运用数据处理结果的基本素养？既然自然界那么复杂，试验的结果又是那样离散，因此岩土工程师如何处理和运用数据就非常重要我们不怨天尤人，既然我们所面临是天然材料，比人工材料复杂得多，那我们就应该采取积极的态度，学习和掌握随机数学的基本概念和实用的数据处理方法去处理岩土工程的数据，从中总结规律性的认识以指导我们的工程实践变异系数究竟是一个什么样性质的指标？你们说：“好像有句话说：如果统计后的变异系数较大，就要考虑分层是否合理了这反映了一个现实情况，是对变异系数的误解与曲解的反映，是岩土工程师的随机数学基本素养不足的表现变异系数变化的范围相当大，显示出影响变异系数的因素比较复杂 各种不同的物理力学指标的变异系数变化范围并不相同，物理指标的变化范围一般小于力学指标 变异系数的数值主要反映了土的成分与结构的不均匀性对土性指标的影响，即使划分为同一土层，成分与结构的不均匀性使土的物理力学指标呈现出比较大的变异系数规范给出了变异系数的评价界限值并不是给出一种“判别是非”的标准，变异系数很高并不说明这个试验就存在问题或就不合格。

根据变异系数不能简单地作为评价勘察试验质量的标准不管作为试验是否合格？分层是否正确？数据是否需要剔除？按上述规范给的变异系数界限来判定都是不对的土层划分的基础应该是野外鉴别描述结合土工试验指标，划分土层以后，在一层土中出现塑性指数跨越分类界限怎么办？野外描述是黏土，试验结果是塑性指数大于17的是多数，有少数试验结果小于17怎么办？如果有规律性的存在，可以定名黏土夹粉质粘土薄层或夹层，如果规律性不强，则定名黏土含粉质粘土，其实17的界限是人为的界限，而且不同分类标准的界限又是不同的，这样处理对工程没有太多的问题至于状态或密实度是在分层的基础上的描述，可以根据液性指数的数值分布描述为可塑～软塑，硬塑～可塑等都是很正常的，不应该按液性指数再划分亚层，完全没有这种必要，而且液性指数划分状态界限也完全是人为划分的，并没有充分的客观依据 划分土层的依据是土的类别，例如是砂还是粘性土，是粘土还是粉土等等；而液性指数是对土的状态的评价，不是对土分类，不是土层划分的依据如何处理异常的抗剪强度指标？,每一剪切试验会得到一组c、的测试结果在进行数理统计时如果发现一组测试结果中的c（或）值为异常数据，是把该c（或）值单独剔除而保留其 （或c），还是应该把整组c、 值予以剔除？,你提出了资料整理的一个基本问题，即如何处理离散性比较大的数据，主要应该处理的是实测数据，而不是统计得到的指标。

由于粗差的存在，使实测数据离散性比较大，首先应该从数据的试验、采集上进行检查，剔除存在明显错误的数据，如果发现不了错误的原因，就按3倍标准差原则剔除，其理论依据是大于或小于3倍标准差的数据出现的概率非常小，由此可以判为小概率的事件，即“不可能事件”，由此可以删除在抗剪强度试验中，实测的误差反映在画强度包线时，有些点偏离太大，可能是因为试样密度有差异，或剪切面上夹砂，就应剔除这些试验点，一旦给出了c和φ的数值，在分别统计c和φ时发现某些指标的离散性比较大，这时再剔除指标就不应该了同时，客观上c和φ的变异性本来就是不一样的，内聚力的变异性远大于内摩擦角，此时更不能再采用上述的数据处理原则来剔除统计结果的数据如何评价这个场地的稳定性？,苏州某工程为1～3层框、排架结构厂房,场地15m深范围内普遍存在厚薄不等的淤泥质粘性土(1～10m左右),其下为中密的砂性土,拟采用桩基础,按《岩土工程勘察规范》（GB50011-2001）的规定,场地属对建筑抗震不利地段但在进行场地和地基稳定性评价时,能否认为场地和地基的稳定性良好呢?似乎不能,本人觉得场地和地基的稳定性不能认为良好,应该是“区域地质稳定性较好,而须经处理(包括桩基础)后,仍然适宜或可以进行工程建设“这样表述,请问您认为应该怎样?,如何评价拟建场地，其实从几个不同的角度来评价，评价的侧重点可能是不同的，应该分别评价而不能混淆了。

首先是从静力设计的角度进行评价，静力设计是每个工程项目都必需做的工作，是普遍性的原则在为静力设计提供勘察资料时，主要从两个方面评价，一是场地的地质稳定。