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岩土工程中规范的编制与改进

来源:学术堂 作者:周老师
发布于:2015-10-22 共9921字
摘要

  0 引言

  笔者在拙作 《岩土工程典型案例述评》[1]中提到:“处理岩土工程问题要避免陷入两个误区: 一是迷信计算,还没有弄清楚公式的假设条件及其与工程实际的差异,还没有弄清楚选用的参数有多大的可靠性,就代入计算; 二是迷信规范,不去深入理解规范总结的科学原理和基本经验,盲目套用。这两个 ”迷信“都是盲目性,与实事求是的科学精神是完全对立的”.“规范是同行专家集体智慧的结晶,由主管部门批准发布,当然要遵守,强制性条文还要严格遵守。但实际情况千差万别,规范是绝对包不住的。对规范不能过分依赖,规范只能规定带有普遍性的问题,成熟一条订一条,大量问题还需由岩土工程师自己酌情处置,仅仅满足规范决不是一个优秀工程”.下面,笔者就规范应用者应如何执行规范,规范编制工作应如何改进,谈谈我的 “规范观”.

  1 规范的权威性

  规范的权威性容易理解,众所周知。简单地说,体现在以下几个方面: 一是规范由同行专家组成的编制组编写,又有同行专家审查,是专家们集体智慧的结晶; 二是规范编制过程中,需在全行业范围内征求意见,执行中不断听取反馈意见,因而也是全行业群众智慧的结晶; 三是规范由政府主管部门批准发布,一定程度上体现国家意志,代表政府主管部门的意见,其中的强制性条文必须严格执行; 四是一部好的规范体现了该领域当前的基本经验,不仅行业内的工程师要执行,对科学研究、新技术开发和专业教学也有重要参考价值。

  2 规范的局限性规范的局限性表现在以下方面

  2. 1 规范只规定带有普遍性的问题,不能涵盖岩土工程的所有方面。岩土工程的个性非常强,个性即特殊性。严格说来,每个工程都有自己的个性。岩土工程师应当充分认识岩土工程的特殊性,“对症下药”,而不是“一药治百病”.规范只能规定共性问题、普遍性问题,不能面面俱到。工程可能遇到的新问题、特殊性问题多得很,只能由工程师酌情处理。岩土工程师要处理好共性与个性的关系,共性是共同的科学规律,应深知其内在机制; 个性是每个工程、每块场地均有自己的特点,应根据具体情况确定重点,提出有针对性的处理方案。举例说明如下:

  ( 1) 规范将特殊岩土、不良地质作用和地质灾害从一般岩土和一般地质条件中划分出来,对勘察设计应当遵守的准则做出专门规定,这是我国规范的特点和优点。但应注意两点: 一是世界上的特殊岩土和特殊地质条件非常多,决非仅仅限于规范所列出的几种。对于缺乏经验的特殊问题,只能从头做起,做专门性研究,将勘察、设计和研究结合起来; 二是即使规范已经列入的特殊岩土和特殊地质条件,也往往 “语焉不详”.譬如硫酸钠盐渍土的盐胀性,规范写得比铰原则,具体到某个工程,必须根据该场地盐渍土的具体情况和工程的具体要求,深入研究,提出有针对性的措施。就像医生治病,即使对同一种疾病,不同的病人还有不同的治疗方案;( 2) 大挖大填整平场地的工程现在越来越多,按 《建筑抗震设计规范》[2],勘察时需判定场地类别,需判别液化土层、液化指数和液化等级。但是,按现在的场地条件判别,可能没有什么实际意义,有的液化土层可能将被挖除,而新填筑的粉土和砂土则有可能液化,按理更需按整平后的条件判别。此外,地基承载力和地基变形问题的评价,与一般场地也有很大不同。水文地质条件可能发生很大改变,可能对地基基础设计和工程环境产生很大影响。这些问题很难由规范具体规定,只能依靠工程师的业务素质和应对能力。

  2. 2 经验不足和有争议的问题不能列入规范成熟一条订一条,经验不足和有争议的问题不能列入规范,是规范编制和修订的基本原则。但是,规范虽然没有规定,工程还是要做,并希望通过工程积累经验,成熟后订入规范。因此,规范不影响新概念、新技术、新方法的发展和应用。如果“规范没有规定不能做”,那么工程还建不建? 成熟经验从哪里来? 举例说明如下:

  ( 1) 黄土液化问题虽已有了一些研究成果,也有古液化滑移的证据,但因缺乏近代地震液化的实据,至今未能列入规范。再如岩石地基承载力是否可作深度修正和宽度修正,虽然理论上随着基础埋深的增加,地基承载力肯定会提高,并有一些现场载荷试验资料佐证,在一些行业规范和地方规范中已有体现,但国家规范至今尚未列入;( 2) 曾有专家批评 《岩土工程勘察规范》

  落后了,未能将孔压静力触探列入。其实该规范的 94版已有反映,只是一直未能具体化,原因就是因为探头和应用经验的积累不足。孔压静探要列入规范,首先探头要标准化,包括传感器在探头上的部位,否则测到的数据肯定差异很大,重现性很差。

  用孔压探头测到的孔压消长曲线可以求得固结系数,但是否就是建筑物沉降过程中的固结系数? 后者是在原状土体加载固结过程中产生,前者则是由于探头挤压,土已扰动的孔压曲线,二者差别如何考虑? 且挤压扰动后某些土可能存在负孔压,该如何处理? 至于利用孔压曲线判别土的液化势,更是尚处于探索阶段。只有等到孔压探头标准化,工程应用方面有了一定经验,对孔压静力触探作出具体规定才能水到渠成。规范每隔几年修订一次,也说明规范总是处于不断完善的过程中,规范永远落后于实际。

  2. 3 规范某些条文可能是 “妥协”、“折衷”的结果制订或修订规范时,编制组内部有不同意见是正常现象,审查人员以及广大规范使用者的各种各样意见更是多如牛毛。因此,规范最终稿中有些条款可能是 “妥协”或 “折衷”的结果,不够理想。

  举例说明如下:

  ( 1) 《岩土工程勘察规范》[3]中关于钻探和触探关系的问题,意见分歧不小。有些地方应用触探的经验很多,软土地区习惯于静力触探,砂卵石地区习惯于动力解探,强调应提高触探的地位。有些专家则强调钻探取样是基础,没有一定的钻探取样数据绝对不行。笔者认为,触探与钻探取样之间存在明显的互补性,各有优缺点,二者配合使用能取得良好的效果。但具体到某项工程,以钻探为主还是以触探为主,则视具体情况而定,包括工程特点和要求,场地地质条件,当地经验的积累程度等,《规范》难以做划一的规定;( 2) 标准贯入试验 N 值的修正。[4,5]问题: N 值的杆长修正初见于 74 版 《建筑地基基础设计规范》,89 版继续沿用。规定当杆长为 3 ~21m 时,N值应乘以一个小于 1. 0 的修正系数。但是,该修正方法的来源却未能查到,只知道以牛顿碰撞理论为基础求得,并非实测。杆长修正限制为 21m,是由于杆长超过 21m 后,探杆系统质量已超过落锤质量的二倍,能量损失很大,按碰撞理论,标准贯入试验已不适用。但上世纪 80 年代宝钢工程以后,实际工程中杆长已远远超过 21m,甚至超过 100m,N值仍能有效地反映土的力学性质,上述杆长修正方法遇到了挑战。

  《岩土工程勘察规范》编制组在修订为 94 版时查阅了大量国际文献,发现该修正方法在其他国家均不存在。国际上多数国家不做杆长修正,只做上覆压力和地下水修正。对杆长影响问题,有的以弹性波理论为基础,有的以碰撞理论为基础,结果大不相同。即使以碰撞理论为基础,与我国上述修正方法也完全不同。同济大学为此进行了专题试验研究,认为弹性波理论比较符合实际。由于上述杆长修正方法的理论基础和实测依据均不够充分,故从《规范》中删去。接着,《建筑地基基础设计规范》也删去了该修正方法。

  《岩土工程勘察规范》删去该修正方法后,在采用何种方法替代的问题上,编制组意见并不一致,有的主张用国际流行的上覆压力修正和地下水修正,有的不赞成。最后确定,勘察报告首先应提供不作修正的实测 N 值,应用时再考虑修正或不修正,用何种方法修正。由于只作了原则交代,后来出现了不同做法: 北京和上海的地方规范采用了有效上覆压力和地下水修正,有些规范在原来杆长修正的基础上外延。但是,这种修正方法已从两本国家规范中删除,“皮之不存,毛将焉附”?

  2. 4 考虑到当前岩土工程界的实况,某些条款可能是不得不列入。[6]由于岩土工程充满着各种各样的不确定性,有些本应由岩土工程师根据具体情况综合判断,酌情处理。例如勘探点如何布置,做哪些测试项目,对场地和地基条件如何评价,怎样选取计算参数和计算模式,采用什么设计方案,做哪些检验和监测,以及地质灾害的评估、工程事故的诊断和处理等等。由于岩土工程条件千差万别,统一规定难免顾此失彼。对这一类问题,标准和规范应强化还是弱化、粗一些还是细一些,目前还存在不同的认识:

  不少专家认为,规范写得过细过死,不符合岩土工程复杂多变的特点,不利于工程师聪明才智的发挥,不利于技术创新和行业整体素质的提高,应尽快改变这种局面; 有些勘察设计人员、施工图审查人员、主管部门管理人员,则希望规范写得越细越好,越具体越好,以便于操作,便于检查。从目前全国岩土工程的实际情况来看,规范细一些,具体一些,利于保证绝大多数工程的安全。考虑到规范的传统和当前我国岩土工程界的实际情况,现在规范仍在这些方面做了相应的规定,但一般用 “宜”、“可”等宽松的限制词,以便执行者灵活掌握。执行者也不必死抠文字和数字,主要着眼于是否符合实际。勘察规范是这样,设计规范也有类似的问题。

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