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岩土工程典型案例范文1
关键词：勘查技术与工程；课程体系；专业建设
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）24-0279-03
随着我国铁路、公路、水利等基础设施建设的快速发展，以及国家不断提高对工程灾害和地质灾害的防治力度，同时国家注册岩土工程师制度的实行，勘查技术与工程专业的内涵和外延也在不断地深化和拓展，与本专业相关的工程领域也不断增加。其工作内容已不再只是原来的工程勘察，而是包括了“岩土工程勘察、设计、施工、监测、监理”等各方向，来服务于交通、水利、水电、铁路等工程建设部门。学生毕业后可从事岩土工程勘察、地基基础设计、环境岩土工程评价与治理、岩土工程施工和监测等工作。我校勘查技术与工程专业为2010年新上专业，是在两个原有专业（岩土工程和工程地质）的基础上建立起来的，是在结合我校土木工程专业学科特点的基础上，充分利用土木工程中两个已有专业（岩土工程和地质工程）的资源优势建立起来的，目的是创办具有自身特色的勘查技术与工程专业，使本专业的学生具有较宽的专业知识面，具有较高的综合素质和能力，以满足社会工程实践对本专业人才的要求。
一、勘查技术与工程专业人才培养目标和指导思想
本专业培养目标为：适应社会主义现代化建设需要，在德、智、体、美和知识、能力、素质各方面协调发展，拥有良好的公共社会科学和自然科学基础知识，系统地掌握勘查技术与工程基本理论和基本知识，获得岩土工程师的基本训练，能在铁路、公路、房建、市政等领域从事工程地质勘察、岩土工程设计与施工、工程物探、地基处理等、地质灾害的预防等工作的高级工程应用技术人才。学生在校系统学习勘查技术与工程学科专业基础知识和实验、实践技能，获得岩土工程师的基本训练，毕业后能将其应用于各领域。同时根据本专业的学科发展以及社会对勘察类人才需求的特点，确立了我校专业人才培养的总体指导思想：宽口径、厚基础、强适应，适应学科发展，知识结构合理，知识传授与实践能力、创新能力的培养并重，适应社会对人才的需求，实现学校学习与单位工作之间的无缝连接。
二、勘查技术与工程专业课程体系构建和专业建设
在详细调研国内外勘察技术与工程专业课程体系的基础上，结合我校特色，对人才培养体系进行了全方位的研究、探索，对该专业的教学内容、手段进行一定调整，建立了与培养综合素质人才和注册岩土工程师制度相适应的勘查技术与工程专业课程新体系，课程教学体系的主题思想是以学生的能力培养为主线，理论教学与实践教学相结合；以学生的综合素质发展为目标，各教学环节在教学过程中实现整体优化。
1.构建递进式强化培养模式，强化学生的能力和素质培养。突破传统的本科教育中“老三段”（基础课、专业基础课、专业课）为序列体系的课程模式的培养模式，构建了递进式培养模式：即初步培养、单项强化培养和综合提高的培养模式。在初步培养阶段，学生一入学就进行专业认识实习，学生除了学习一些基础课外，同时学习专业概论课，形成对本专业的初步认识。在单项强化培养阶段，主要是让学生进行集中的理论课程学习和专业实践，来强化学生在单项技术方面如岩土工程勘查、基础工程、地基处理等方面的能力。综合提高培养阶段主要是采用典型工程案例教学，通过对整个工程案例进行整体介绍，包括工程勘察、方案设计、施工技术等方面进行综合分析，同时在讲解过程中让学生结合已学知识进行多个方案的论证、讨论，从而提高学生的综合素质和解决问题的能力。
2.建立宽厚适宜的理论课程教学体系，强化学生的能力和素质培养。构建课程体系时以培养学生的专业能力为出发点，首先明确了课程体系中各门课程的地位和任务，以及各科课程间的界定和联系。课程体系设置在横向上，打破学科分割，将全部理论课整合为五大模块，即人文课、自然科学基础课、专业技术基础课、专业技术课和选修课，学生除了进行系统地理论和专业课程学习外，还可根据自己的爱好对选修模块进行课程选修，从而利于学生的个性发展。在纵向课程安排上，我校勘查技术与工程专业以“数学、力学-地学-勘查技术-工程实践”为主线，同时强化外语、计算机在本专业上的应用能力。依托土木工程，以培养注册岩土工程师为目标，根据知识、能力和素质为主的培养要求，一些主干课如高等数学、工程力学等要有足够的深度，从而使学生具备足够扎实的理论基础。地学和勘察技术等相关课程，如岩土材料力学、土力学、工程测量、建筑材料、普通地质学、矿物学与岩石学、水文地质学、构造地质学、岩体力学、岩土工程勘察、工程物探等课程，在保证学生具备较宽的知识面的同时，突出课程的应用性。如《基础工程》、《地基处理》这两门主要专业课在进行教学时，建立了由基本理论和综合应用两部分组成的两步阶梯式的课程教学：即首先系统介绍基本理论以及各种方法的基本原理和工艺，然后通过完整工程实例进行综合性的案例教学，使学生对所学基础知识进行重新认识和综合应用。在开设以上专业课程的同时，还开设环境岩土工程、工程监理、地质灾害防治、岩土工程应用软件等相关选修课程，使学生的知识面得到拓宽，专业知识更加深厚，知识结构更趋合理。
3.建立综合的设计和实习的实践教学体系，强化学生的能力和素质培养。加强培养学生的工程意识，增加学生工程实践的机会，加深学生对专业知识的理解，增强学生的应用和解决问题的能力。设计环节教学体系主要从以下几个环节构建：课内的课程设计、单项工程设计、毕业设计等。实习实践教学体系按课内实验、认识实习、单项技术实习（如地质实习、测量实习）、生产实习、毕业实习等依次递进地来构建实习体系，使学生对所学理论的认识不断加深和强化，同时加强了学生对理论知识的综合运用。同时在实践教学中，教师要注重培养学生用所学理论知识解决实际问题的能力，以提高他们的综合能力。与生产单位合作建立生产实习基地，结合生产、教学及科研建立产学研基地，进一步提高教学效果。目前我校勘察技术与工程专业已经与北方设计院、河北勘察设计研究院建立了校外实习基地。学生在实习基地可直接参与到单位的实践中，便于将学校中的理论与实践结合，加深理论知识的认识和提高毕业后的实践能力，实现在校学习与单位工作之间的无缝连接。
4.加强专业课的课程建设和师资建设。加强本专业的课程建设。我校的勘察技术与工程专业是以岩土工程与工程地质为基础建立起来的，在这两个老专业的课程中，现有“土力学”、“基础工程”、“工程地质”等省级精品课程，今后，还要继续加强学科的课程建设，通过课程建设来不断提高人才培养水平。加强该专业的师资队伍建设。加强专业教师工程师素质培养对专业特色发展可以起到促进作用，为社会培养出高素质、有竞争力的专业人才，奠定坚实的基础。同时勘察技术与工程专业是国家注册岩土工程师考试的主要专业。我专业现有的任职教师中，有国家注册岩土工程师5名，他们通过广博的专业知识和丰富的实践经验来熏陶学生，影响学生，提高学生的专业认知度和热情，来提高人才的培养水平。
岩土工程典型案例范文2
关键词：毛乌素沙漠 风积地貌 工程勘察 土石分级
1、前言
我国西北地区陕西省榆林市以北至以南为广阔的毛乌素沙漠，面积约4.22万平方公里，降水较多，植物生长较茂盛。近年来由于煤炭、天然气等能源产业发展下，以产建道路为主的各种基础设施需求增加。本文以-17集气站--18集气站道路的岩土工程勘察为例，探析风积地貌区岩土工程勘察的要点。
-17集气站--18集气站道路位于鄂尔多斯市乌审旗图克镇境内，为四级砂石路，全长17.2548km，起止里程桩号K0+000.0～K17+254.8。起点位于-17集气站，向东经过毛乌素沙地，终点与四级公路萌乌线相接，距-18集气站约0.7km。
2、主要风积地貌
乌审旗位于毛乌素沙漠腹中，年平均降水量376.6mm，年平均最多风向为NNW 和W，属于大陆性季风中温带气候。主要地貌分述如下：
半固定沙丘：沙丘由松散沙为主，在植物生长较多的地方略有结皮现象。流沙呈斑点状分布，流动缓慢。固沙造林条件较好。在丘表和丘间洼地，有较密的植物生长，覆盖度15%～40%。迎风坡凸而平缓，为5°～20°，背风坡较陡，为28°～34°，植被主要为沙蒿，少量沙柳。
固定沙丘：大部分丘表有薄层土结皮，流沙已不多。危害程度轻微，不需要大规模固沙造林，地形起伏较小，主要为树枝状沙垄、沙堆，迎风坡凸而平缓，为5°～20°，背风坡较陡，为15°～25°，植被主要为沙蒿，少量沙柳，偶见散树，大部分丘表有薄层土结皮，覆盖率约50%～80%。
湿滩：地形开阔平坦，植被为沙柳和沙蒿，表面大部分有薄层土结皮，覆盖率约60%～80%。地下水埋深在2m以内。
干滩：地形亦开阔平坦，植被为沙蒿和牧草，表面可见有薄层土结皮，覆盖率约60%～80%。地下水埋深大于2m。
3、勘察目的
主要为根据有关规范和设计文件，设计方案，技术要求等资料，有针对性地进行岩土工程勘察工作，查明道路经过地区的工程地质条件及水文地质条件，对岩土进行分类分级，为道路的设计和编制施工图提供准确完整的工程地质资料。
4、采取的勘察方法及手段
据该区勘察经验知，拟建场地地层分布较简单，主要分布的地层为第四系全新统风积层，局部为白垩系碎屑沉积层，本次勘察采用工程地质调绘、洛阳铲勘探和室内土工试验相结合的方法，对场地进行了全面详细的岩土工程勘察。
1、工程地质调绘
按照设计要求及有关规范、规程等要求，对沿线进行工程地质调绘，调绘宽度为路线两侧各200m，调绘长度为路线长度并于路线起止点顺延200m。调绘工作采用沿线不间断的调绘方法。
2、洛阳铲勘探
地貌变化不大，无构造物的路段，只进行路基勘探，在道路条件较复杂地段或转弯处，适当加密勘探，垂直探进，每隔1.0m取扰动样1件。
3、室内试验
扰动土试样进行颗分试验和土腐蚀性测试，水样进行水质分析试验。
5、地貌分区与工程地质评价
根据勘察结果，道路全线土层由细砂、中砂和砂岩组成。据历史记载沿线无较大的地震发生，不会产生影响路基及其稳定性的构造地质问题，道路沿线稳定性较好。
根据《公路工程地质勘察规范》（JTG C20―2011）附录J土、石工程分级（表J-1）进行分级，道路所经地段地貌分区与工程地质评价详细描述见表5：
5、勘察要点分析
根据勘察经验，毛乌素沙漠的道路勘察，由于植被较丰富，沙丘常见为以半固定沙丘和固定沙丘，流动沙丘较少，部分地区可见平坦的滩地，对防止水土流失有利。工程地质条件较简单，勘探点间距一般可在400～500m内，勘探深度4.20m满足工程需求，但局部地区基岩埋深较浅，在工程地质调查期间应加以注意。此外，水位较浅的固定沙丘区与湿滩区局部地区可见薄层灰黑色粉质黏土层，该层在冬季时会形成硬度较高的冻土，应结合季节情况选择合适的勘察工具。
6、结语
随着的煤炭、石油和天然气等供求量增加，道路建设的项目有较大的前景。本文主要是通过勘察处于毛乌素沙漠腹中的-17集气站--18集气站道路，来总结出风积地貌较典型工程地质特点。可借鉴于相似的工程，促进风积地貌区的工程地质经验交流。
参考文献：
1《公路工程地质勘察规范》（JTG C20-2011）
岩土工程典型案例范文3
关键词:特殊地形环境；岩土勘察方法；工程处置
中图分类号：F407.1文献标识码： A
传统的勘测方案最广为采用的方式就是在以经验丰富的从业人员或者工程师作为指导基础，按照国家或国际标准进行传统模式的规划评审，由于传统模式的局限性，对于一些地质环境复杂的地方，经常会因为一些人为的因素致使勘测结果出现较大的偏差，使得基础勘察的合理性受到相应影响。我国受地裂缝灾害最为严重且可以算作典型案例的地区是滕州枣庄市的西岗矿区，由于地裂缝的产生对当地煤矿产业的发展建设产生了巨大的影响，尤其是在建筑施工勘测以及项目规划建设方面的影响更是深远，并且因地形原因，若是不对其进行深入的研究，将会对矿区未来的发展产生更为不利的结果，也会对矿区工人及建设施工带来巨大的安全隐患。
1地裂缝及岩土勘察特点
1.1 地裂缝的特点
地裂缝作为土地形变的一种特例，也是一种宏观表现的地表破坏。由于地裂作用，因此形成的地裂缝是一种因为内、外动力和人类活动等要素的作用导致地面发生破裂的一种现象。大多数建筑物被地裂缝穿过，致使多数建筑物发生毁坏、道路开裂、管道破裂，使得当地人明财产受到了严重损失。
西安作为我国十三朝古都仍旧饱受地裂缝危害，最早于1959年发现了地裂缝的产生， 其活动量百分之七十到九十是由于抽取承压水造成的，而在1976年之后，西安地区地裂缝的活动强度与规模急剧增加。现在已发现出露总长72千米，延伸总长103千米的一十三条主地裂缝，并致使1741间平房受到破坏，168幢房屋受到损害，91座生产厂房破损等，估计有将近六亿的经济损失。
1.2 岩土勘察的特点
由于岩土材料自身不确定性的特点，比其他材料在进行工程勘察时更要严格注意材料特性的影响。岩土工程勘测作为所有土木类工程建设项目的施工基础，是一个诊断并提供岩土工程数据及相关资料的过程。然而，因为在其他的工程项目中，在进行施工前或者勘察的过程中已经对岩土材料依据规格的要求进行了相关的质量控制，且资料数据多为已知或易得的，因此借由勘察进行估计岩土的勘察参数和材料性能是一个极具特殊性的勘测岩土工程问题。
换言之，想要了解岩土的性能就要先对其进行相关的勘察工作，并且在这一过程中应该确保勘察所用的一切有关岩土特性的数据资料。不过岩土本身的特点是不能借由外界因素来进行加工处理的，进行岩土工程勘察时，工程师使用的都是天然的岩石材料，最后的勘测数据都是通过勘测实验估计得到的。
2处于地裂缝特殊地形环境下煤矿区
2.1 地裂缝的成因
地裂缝形成的主要原因是由于地质运动，例如地震等。但是对于近年来西岗矿区出现的大范围的地裂缝却不仅仅能借由地质运动这一简单的理由所能论述的。科技发展迅猛，技术不断改革更新，因此，地质运动或是地下熔岩的发育都是形成地裂缝的主要因素。与此同时，人类对打字人的过度开发和地下水的过量开采更是加速了地裂缝的扩张。
2.2 矿区地裂缝的形成及特征
矿区的地裂缝形成因素也多是由地质构造运动或是地下水的潜蚀，相对难以忽略的大批量的对地下水进行的开发利用活动，忽略了可能引起的地质变化，使得地面发生沉降，从而引起了地表开裂。在地裂缝周围的建筑物应该采用主动避让的方式，从长期发展看来更是有利，即在地裂缝大约五米至八米的范围内，不能修建各种类型建筑物，也就是说即便是平房也是不允许修建的。
经过对西岗矿区长期的勘测，发现其具有以下特征：
第一，地裂缝平面形态呈现出平行排列且间距不等的情况，并且其相邻裂缝的间距跨度为0.6千米至2千米不等。基本方位为NE--NEE，经过统计数据得，优势方位为北偏东70度方向，倾向SE--SEE,倾角约80度。
第二，每条地裂缝的延伸长度大都长约数公里到数十公里，主要以缓慢的运动方式为主要活动方式，使得地裂缝的上盘下降，而下盘相对上升。
第三，西岗矿区地裂缝的本质是由于地质构造活动引起的扩张断裂的运动，其分布的特点与因为不加节制抽取地下水而产生裂缝的原因大不相同。
第四，现今矿区地裂缝的活动除了地质构造因素以外还有因为过量抽取承压水而产生的诱发影响，有数据表明，当承压水位进行大幅度下降时且处于地裂缝发育的某一时期，将对其发展产生加速与激化的作用。
2.3 岩土勘察方法——静力触探试验
静力触探是指将压力装置把配置触探头的触探杆压进实验土层，并利用量测系统进行贯入阻力测定，以达到确定图的某些物理力学性质的，一种可用运于工程地质调查的土地原位测量方法，并且可以为工程构筑物等工程项目勘测提供原始数据。但是静力触探试验不能取得土样，但由于其简单易行的操作，且小于标准贯入试验误差与较高的准确度，可以取得位于深度中土体性质的资料。通常情况下，利用传统静力触探实验得到的数据有摩擦力、摩擦比和椎尖阻力等；分析土层的类别，对于黏性土质，其摩擦力大但椎尖阻力小，砂质土则是与之相反，因此摩擦比也有所不同。通过运用土壤的这些特性，借由椎尖抗阻和袖管摩擦，同时与摩擦比相配合的方式来区分土质类别。
由于地裂缝是一种自然的地质现象，因此人类很难对其进行控制，只能利用勘测等手段进行特征观察以便于减少对生活产生的危害。为了进行深入研究，通常在地裂缝的两侧进行露点埋设固定点以建立监测站，进行长期监测活动，以期由此找到地裂缝的危害范围以及其对应的力学性质。
2.4 地裂缝环境下的相应工程处置
地裂缝作为西岗矿区一种最主要的自然环境地质灾害，对西岗矿区的发展及建设产生了难以估计的影响和破坏，并且由于其裂缝主要是因为地质构造运动而产生的，因此，在2006年9月颁布的《地裂缝场地勘察与工程勘察规程》中规定，各类建设工程项目均不能跨越地裂缝进行布置。同时，新规定还表明，在地裂缝存在的场地中，建筑物的长边应该与地裂缝进行平行设置，不应该进行与地裂缝垂直设置；建筑物基础的外沿，即以桩基础为桩端的外沿置地裂缝的避让距离，应按照下表中规定，进行相应设置，并且基础的任何部位都不能与主变形区进行交叉设置，四类建筑物允许设置在主变形区内。
表1地裂缝场地建筑物避让距离
进行总平面整体勘察时应将雨水、污水等排水系统做相应处理，不得将场地排水排入地裂缝；同时，在进行总平面勘察是时，要严格遵循各类规定，避免跨越主地裂缝和次生地裂缝，出现不得不进行跨越情况时，应该采取安全可靠的设防措施，同时进行沉降观测，必要时进行再次连接。
结论：综上所述，由于地裂缝变形带较差的物理力学性质，致使变形带内部裂缝增加，地下水下渗，裂隙逐渐增多，并且对于西区矿区而言，其地裂缝的形成本质是因为地质构造所决定的扩张断裂运动，是人类难以掌控，所以只能通过勘测进行预防，难以制止。若要对其进行相应的控制，就应该对深层地下承压水的开采进行限制，防止承压水位继续下降，保持地面沉降的稳定性，如此，地裂缝的剧烈活动才能得到缓解，同时也将减轻对于周围建筑物的损害。
参考文献:
[1] 谭能超. 华南某铁矿区环境地质灾害发生原因与防治探讨[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2009(07)
[2] 王光亚,邱祖林,倪嘉曾. 江苏省金坛市盐矿区地面沉降预测及环境影响分析[J]. 中国地质灾害与防治学报. 2007(03)
岩土工程典型案例范文4
关键词：深基坑；水平位移；地表沉降；坑底隆起；烟台
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
中图分类号：TV551.4文献标识码： A文章编号：
1引言
随着经济的快速发展和人口数量的不断增加，近些年来，烟台地区完成了大量的高层建筑及市政工程建设，与此同时，大量的建筑规划也在紧锣密鼓的进行中，其中很多工程建设位于市中心繁华地带。在这种环境下，一方面，基坑工程向着更大、更深、支护结构更复杂的方向发展；另一方面，多数深基坑工程周围环境复杂，由深基坑施工引发的环境效应问题日益突出。
对于工程设计人员来说，掌握基坑侧向变形与地表沉降的变形特点非常重要。由于基坑工程有很强的个性，土层条件、围护墙形式、支撑系统刚度、施工工况、降水、温度变化等均在不同程度上制约着基坑的变形。因此，综合考虑以上因素来研究深基坑工程的变形性状依然是岩土工程界关注的焦点。
深开挖课题研究主要采用数值分析和现场实测进行。目前数值分析已经在基坑工程中得到广泛应用，Ou（1998）等学者对深基坑的数值模拟做了较多的工作；现场实测作为对基坑变形的综合反映，Long（2001）等学者对深基坑开挖的实测数据进行了较完整的分析研究。本文以烟台某深大基坑为背景，利用有限元分析软件PLAXIS 建立有限元分析模型，研究了土钉墙与桩锚支护下的深基坑开挖相关变形特征，分析了不同支护形式对基坑变形的影响，最后将分析结果与现场实测数据进行对比，从而为优化设计提供理论参考。
图1基坑平面图及主要监测点布置
Fig.1Layout of excavation and instrumentation
2工程项目介绍
2.1工程概况
场地位于烟台市中心地带，北侧为市区中心主干道路南大街、东侧为西南河路、南侧为毓璜顶东路、西侧为民房。该工程案例为A、B、C三个施工区域，A区位于场地北侧，上部结构包括一幢33层主楼；B区位于场地东侧，上部结构包括四幢33层主楼；C区位于场地南侧，为3层地下车库。基坑平面形状不规则，总周长约795.0m，设计大面积开挖深度为12.4~14.2m，局部21.0m。基坑开挖顺序由B到A再到C进行。基坑平面图见图1。
2.2地质条件
工程场地属于山麓斜坡地貌，地势相对平坦。开挖深度影响范围内以粉质粘土为主，坑底位于风化岩层，开挖前地下水位位于地表下1.8m左右，地基土层主要物理力学性质指标见表1所示。
表1土层物理力学性质指标
Table 1Physical and mechanical parameters of soils
2.3支护结构
支护方案采用土钉墙与桩锚支护作为挡土结构。A区与C区场地西侧采用桩锚支护，桩径0.8m，桩间距1.5m，锚固体直径120mm，一桩一锚，锚索水平间距1.5m，入射角为15°。A区西侧锚索自上而下共4道（长度依次为18.0m、18.0m、18.0m、16.0m），竖向间距3m，开挖深度15m；C区西侧锚索自上而下共5道（长度依次为25.5m、25.5m、20.0m、18.0m、17.0m），竖向间距3m，开挖深度21m；场区其余部分采用上部土钉结合下部一道锚杆支护，（土钉长度依次为12.0m、12.0m、12.0m、12.0m、6.0m、6.0m，锚杆长度为6.0m），竖向间距1.5m，开挖深度12.4~14.2m。土钉墙上部坡角51°，放坡比例1：0.8，下部坡角63.4°，放坡比例1：0.5。剖面图见图2。
剖面1
剖面2 剖面3
（标高单位为m，其他单位为mm）
图2基坑典型剖面图
Fig.2Typical cross section of excavation
为了解基坑施工过程中支护结构、地基及周围环境的反映，现场设置了多个测试项目，其中重点监测项目为基坑的地表测斜与沉降。主要监测点平面布置见图1。
3有限元数值模拟
3.1计算模型
根据以往的工程经验及有限元计算结果，基坑开挖影响宽度约为开挖深度的3-4倍，影响深度约为开挖深度的2-4倍，再扩大计算范围对基坑变形没有显著的影响。本文采用2D分析方法，计算中考虑到基坑形状的对称性，以及缩短计算时间、提高计算精度，取基坑宽度的一半进行分析，故建立的模型中三个剖面长宽依次为70m×30m、90m×40m、90m×50m。
有限元计算中，土体采用15结点三角形单元模拟，挡土墙用板单元模拟，用10结点无厚度接触面单元来模拟挡土墙两侧与土的接触面。本文利用PLAXIS软件自动划分网格划分单元，在“划分精度”中选择“精细程度”。
地面超载按照设计值20kPa计算，作用在距基坑2m以外，宽度10m。
基坑土方开挖遵循“开挖支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则，按照对称开挖的模式分步开挖。
3.2基本假定
(1) 假定开挖过程历时较短，采用总应力法分析，不考虑土的固结和渗流的影响；
(2) 不考虑前期施工对初始应力场的影响；
(3)A、B、C三场区土钉支护中土钉长度略有不同，但相差不大，计算时统一采用剖面1中的土钉参数。
3.3计算参数
土体采用摩尔库伦模型，围护结构弹性模型（E=21000MPa， μ=0.3）,杂填土（E=5MPa， μ=0.3）,粘土（E=15MPa，μ=0.3）,碎石（E=50MPa， μ=0.3）,强风化层（E=80MPa，μ=0.3）,中风化层（E=150MPa, μ=0.3），土体其他基本参数见表1。
3.4变形场云图
通过有限元数值分析，开挖至坑底后，各剖面变形场云图见图3。
剖面1’
剖面2’
剖面3’
图3变形场云图
Fig.3 Deformation cloud chart
4计算结果与分析
4.1水平侧向位移
图4为剖面2与剖面3（桩锚支护）在开挖结束后基坑水平侧向位移。图中包括了两个剖面沿深度的侧向位移模拟值以及围护桩顶侧向位移实测值。
图4开挖结束后基坑水平侧向位移
Fig.4Horizontal displacements of pit after the excavation
现场实测了围护桩顶的侧向位移，剖面2、剖面3开挖完成后桩顶侧移实测值分别为6.1mm、10.2mm，符合相关监测规范的要求。由图4数值模拟曲线可知，侧向位移变形呈典型的“三角形”特征，即上部变形最大下部变形最小。剖面2、剖面3最大侧向位移均发生在桩顶位置，位移值分别为13.2mm、19.8mm，两剖面最小侧向位移均发生在围护桩底位置，位移值为分别1.7mm、1.5mm。
比较图4中的模拟值与实测值，实测值较模拟值偏小，原因是由于PLAXIS数值模拟中土体采用摩尔库伦模型，其假定为线弹性体，而实际中土体为弹塑性体，此外，施工等外部条件也会影响实测值与模拟值的吻合。由于现场实测条件的局限性，现场没有埋设沿深度方向的侧移监测设备，有限元数值模拟可以较好地模拟侧移发展曲线（见图4），因此数值模拟分析对基坑工程的研究有重要作用。
图5 最大侧向位移与基坑开挖深度关系
Fig.5 Relationship between maximum lateral wall deflections and excavation depth
如之前分析，本案例最大侧向位移位于桩顶位置，图5表示最大侧向位移与基坑开挖深度关系。由图可知，本工程案例实测最大侧移小于0.1%H （H为最终开挖深度）。Long（2001）曾收集了多个国家地区基坑变形数据，图5中展示了其收集的部分基坑变形数据，徐中华（2009）等人总结的上海地区深基坑变形数据也包括在数据图中。比较以上数据可知，基坑不同支护形式（如地下连续墙、排桩、板桩）对控制变形影响较大，大部分基坑最大侧向位移值介于0.1%~1.0%H之间，本案例最大水平位移低于0.1%H，较台湾和上海地区类似基坑工程明显偏小，其中土层条件是导致变形差异的主要因素，此外，基坑的施工条件及几何形状的不同也是影响变形的重要因素。
4.2地表沉降
图6坑外地表沉降距坑壁不同距离变化曲线
Fig.6Surface settlements with distance from excavation
图6为距基坑不同距离地表沉降分布曲线。由图中数值模拟沉降曲线可以看出：剖面1与剖面2、3沉降曲线略有不同。对于土钉墙（剖面1）支护下基坑坑后地表沉降曲线为马鞍形，最大沉降发生位置位于1.0H范围内，沉降显著影响范围为距基坑2.0H；对于桩锚（剖面2与剖面3）支护下基坑坑后地表沉降曲线为抛物线形，最大沉降发生位置位于1.5H范围内，沉降显著影响范围为距基坑3.0H。此外，由变形曲线可以看出，支护强度越大，最大沉降发生位置距基坑侧壁越远。
现场监测了距基坑侧壁3.0m范围内地表沉降值，对比沉降实测值与模拟值可知，两者数值上有一定差别，实测值较模拟值偏小，但两者变形特征类似，同时由实测数据与模拟曲线可知，在靠近基坑位置处，由于支护强度不同，剖面1沉降值大于剖面2与剖面3，由于开挖深度的不同，剖面3沉降值大于剖面2。
4.3坑底隆起
图7开挖结束后基坑坑底隆起
Fig.7 Bottom heave of pit after the excavation
图7为开挖结束后基坑坑底隆起数值模拟变化曲线。由图可以看出，坑底隆起量在靠近基坑侧壁处最小，随距基坑侧壁距离的增大，隆起量逐渐增大，在1.0H位置处趋于稳定，最大隆起量在基坑中间位置。此外，不同支护形式下的坑底隆起变形曲线略有不同，对于土钉墙支护（剖面1），靠近基坑侧壁位置处坑底隆起量大于锚喷支护（剖面2与剖面3），但基坑中间位置处坑底隆起量小于桩锚支护。由于开挖深度的原因，剖面3坑底隆起量大于剖面2。
5 结语
基于烟台某深基坑的数值分析与实测数据的基础上，得到以下结论：
(1) 通过有限元数值模拟分析，水平侧向位移变形曲线呈“三角形”，即上大下小特点；现场实测桩顶位移满足相关规范要求，由于土体模型假定为弹性体，位移实测值较模拟值偏小。
(2) 比较不同地区现场实测数据可知，基坑不同支护形式（如地下连续墙、排桩、板桩）对变形控制影响较大，该案例最大水平位移低于0.1%H，较台湾及上海等软土地区类似基坑工程明显偏小，土层条件是导致不同变形的主要因素，
(3) 不同支护形式下墙后地表沉降曲线有所不同。土钉墙支护下地表沉降曲线为马鞍形，最大沉降发生位置位于1.0H范围内，沉降显著影响范围为距基坑2.0H；桩锚支护下基坑坑后沉降曲线为抛物线形，最大沉降发生位置位于1.5H范围内，沉降显著影响范围为距基坑3.0H。随着支护强度增大，最大沉降发生位置距基坑侧壁距离越远。靠近基坑侧壁位置地表沉降实测值较数值模拟值偏小。
(4) 该案例有限元分析表明，坑底隆起量在基坑侧壁处最小，最大隆起量在基坑中间位置处。不同支护形式下的坑底隆起变形曲线特征略有不同。
参考文献
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岩土工程典型案例范文5
【关键词】陡坡；路基；极限平衡分析；有限单元法
中图分类号：U213文献标识码： A
随着西部大开发进程不断推进,城市交通不断向山区延伸,这给城市道路尤其是陡坡上路基的建设带来了许多困难。本文结合重庆某市政路网建设工程实践,从分析山区城市道路陡坡地段路基型式、破坏机理与模式出发,探讨其稳定性分析方法,进而提出山区高速公路陡坡上路基的综合处理方法与治理对策。
1、陡坡路基破坏模式与机理
通常来说,修建在坡度陡于1：2.5的山坡坡面上的路基,称作陡坡上路基。根据山区地形和路基横断面的情况,可分为全填方陡坡路堤和半填半挖陡坡路堤,如下图所示。
图1 全填方陡坡路堤图2半填半挖陡坡路堤
本文中分析对象主要针对全填方陡坡路堤。
山区陡坡上路基稳定性主要受山体的自然坡度、控制性层面土层强度参数的影响、路基建设的开挖爆破工艺等。为了探讨山区陡坡上路基的综合治理措施与对策,首先应深入探讨其破坏模式与机理。
1.1 山区陡坡上路基变形破坏机理
陡坡上路基变形破坏机理极其复杂,它是陡坡上路基破坏失稳治理的依据。陡坡上路基变形破坏的原因除由于山区坡度较大以外,路基填土压实度不足、填料综合抗剪指标低、路基下存在软弱土层、路基变形刚度差异过大、填筑物成分不均、地下水的动态变化等都可能导致路基失稳破坏。
1.2 陡坡上路基变形破坏模式
根据岩土力学理论及以往类似工程经验，陡坡填方路基的破坏模式主要包括:
（1）填方边坡沿内部土体圆弧滑动。
（2）原始陡坡路基土层抗剪强度低，填方后路基随同山坡面覆盖层沿倾斜基岩面滑动（及沿岩土分界面滑动）。
（3）陡坡路基土层较厚，路基连同下卧软弱土层沿某一圆弧滑动面滑动。
（4）基底为岩层或稳定山坡,因山坡坡度大,路堤整体沿与山坡接触的坡面产生滑动。
2、陡坡上路基稳定性分析与评价方法
重庆市嘉陵江边某片区路网工程属川东平行岭谷区构造剥蚀浅丘地貌，丘岭与洼地相间。区内多为农田，地形呈梯级分布。最低点高程约197.10m，最高点高程约274.19m，相对高差约172.91m，总体呈东高西低，斜坡坡角一般6°～26°。
边坡采用分级放坡。高度小于8m，坡率为1:1.5，大于8m的边坡每8m为一级边坡，其他级坡比为1:1.75。
图3典型陡坡路堤横断面图4 折线滑移法计算简图
该断面路堤边坡原始地面自然坡度为18°～25°。由于填方路基内部稳定主要由路基填料自身抗剪强度控制，本文中主要针对边坡沿新老土交界面滑动进行分析（沿岩土分界面的破坏分析方法与此雷同）。
2.1折线滑动法（规范法）
《建筑工程技术规范》中，对边坡稳定性计算方法给出了规定当采用折线滑动法计算边坡滑移安全系数时，可以采用分块传递系数的方法进行。
表1 折线滑移法计算简表
本次计算中所采用的是暴雨工况下新老填土交界面处粘土的抗剪指标，粘聚力c=14 kPa，内摩擦角ф=15°。分析结果表明其计算安全系数小于1.30，边坡是不稳定的。
2.2有限元法（强度折减法）
目前，由于数值计算的快速发展，有限元法、离散元法的计算普遍用于岩土工程中，在边坡稳定性分析中应用较为广泛。本次计算采用有限元分析软件，基于有限元强度折减法，对边坡沿老土交界面进行分析。计算滑移交界面所采用强度参数与上文中规范法取值相同。
图5 计算网格 图6 主应力分布云图
图7 计算位移分布云图 图8剪切塑性应变
从计算结果可以看出，边坡坡脚处变形最大，其值约为6cm。计算滑面的综合滑移安全系数为1.13。计算安全系数较上文规范法计算的结果偏大。但总体来看，两种计算方式的结果是相当的。
针对以上计算结果，其安全系数小于规范中要求的1.30（边坡安全等级为二级边坡）。采用自然填方是不可行的。本工程采用的处理方法是采用长台阶开挖的方式（台阶长度大于5.0m），台阶底部嵌入原状地质中的岩层内，并要求填料综合内摩擦角不小于35°。
按上述方法处置后，根据新路基填料的强度参数，分别对边坡进行内部滑移和折线滑移计算，能满足规范中要求。该条道路已投入使用超过3年，从现场监测结果来看，边坡未发生任何病害及超出监测警戒的情况。
3 山区陡坡上公路路基治理对策
根据以上案例的分析，并结合目前常用的路堤处理方式，陡坡路堤主要有一下治理对策：
（1）填方边坡沿内部土体圆弧滑动引起破坏时，宜尽可能采用抗剪强度高，耐久性好的填料，如采用开山块石，级配良好的填料，或采用加筋土、土工格栅的方式。
（2）对于原始陡坡路基土层抗剪强度低，填方后路基随同山坡面覆盖层沿倾斜基岩面滑动，应根据土层分布的厚度，综合考虑处置措施，当土层较薄，开挖工程量不大时，可采用清除土层，开挖长台阶的方式，根据当地的情况适当选用坡脚护脚墙等。
（3）陡坡路基土层较厚，路基连同下卧软弱土层沿某一圆弧滑动面滑动的情况，采用开挖换填的方式不经济，且安全性得不到保障，宜结合实际情况设置支挡结构。
（4）针对基岩稳定，因山坡坡度大,路堤整体沿与山坡接触的坡面产生滑动的边坡，宜优先采用土工格栅，加筋土等方式，同时确保加强结构与原状岩质地层的可靠搭接。在施工困难地区，结合当地情况设置支挡结构。
4 结论
结合重庆市嘉陵江边某片区路网工程陡坡上路基工程的特点,深入探讨了陡坡上路基变形破坏模式与机理以及其稳定性分析方法,在此基础上,提出了山区陡坡上路基综合治理的措施与对策,并得到如下结论:
（1）若陡坡上存在软弱层时,首先考虑清除其软弱层,挖台阶后进行填筑。
（2）在进行设计时,必须计算所有可能存在的路基滑坡安全系数。
（3）当陡坡路基的填方密实度得到保证时滑坡在填土与山坡基底交界面发生。
（4）土工格栅在陡坡路基处理中可以很好地发挥作用,是处理陡坡路基的较好方法。
参考文献：
[1]郑新民.加筋陡坡路堤在山区高速公路的应用及展望 [J].西部探矿工程, 2002,增刊(001): 340 -341.
岩土工程典型案例范文6
关键词：项目教学法；支挡结构；教学观念
作者简介：杨庆光（1979-），男，江西黎川人，湖南工业大学土木工程学院，讲师；唐西娅（1972-），女，湖南株洲人，湖南工业大学土木工程学院，副教授。（湖南株洲412007）
基金项目：本文系湖南工业大学教学改革基金资助项目（项目编号：JG1114）的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）11-0080-01
对于一般教学型高校而言，大土木下城市地下工程专业人才培养的主要目标是培养具有较强素质的地下工程设计、施工和管理专门人才，使施工管理者具有较高的专业技术和技能水平。目前，我国大多具有城市地下工程专业的本专科院校都开设有“支挡结构设计”这门课程，而这门课程传统的教学方法仅局限于课堂，通过任课教师的课堂教学，辅助一些简单的案例分析来完成课程学习，忽略了课程本身的特殊性。从施工管理层面而言，该课程的实践性要远超前于理论性。从多年来的教学效果分析发现，学生毕业后需要一个较长的过渡期来将课堂上学到的理论知识与实际工程结合起来，因此传统教学法难以得到预期的教学效果，对学生今后从事专业技术工作和就业将产生较大的影响。[1-3]针对该课程的特点，探讨在传统教学法基础上，结合项目教学法来完成课程教学工作，以期取得更好的教学效果，为土木工程相关课程教学和人才培养提供参考。
一、项目教学法的必要性和可行性
1.项目教学法的含义
项目教学法是一种教和学的交互模式，[4-5]这种模式集中关注于某一学科的中心概念和原理，目的在于把学生融入到有意义的任务完成的过程中，让学生在积极地学习过程中，自主地对相关知识进行建构，从而达到掌握知识和培养实践能力的目的。将项目教学法应用到支挡结构设计课程中可以丰富学生的学习生活，能够巧妙地将基本理论，工程经验，相关软件和规范等多种知识的掌握和项目学习紧密联系起来，使学习和现实生活有机地统一起来，达到更佳的教学效果。
2.项目教学法的必要性和可行性
（1）项目教学法的应用可增强相关课程的关联性，[6]使学生对支挡结构设计形成较为完整的概念。要完成一个支挡结构设计项目，涉及的问题方方面面。以一个基坑支护工程为例，首先，设计者必须对所要设计项目场地条件做充分的了解。如对场地工程地质和水文地质条件、场地周边地形和建筑物分布情况、基坑开挖深度等做充分的了解，这些内容错综复杂，在有限的课堂上是无法用三言两语清晰地描述，必须通过自己的现场接触，在实践中去思考和总结规律，从而建立工程经验。其次，要根据现场的基本情况，结合业主在资金、施工单位现有生产技术和生产能力等方面的考虑，综合确定支挡结构的设计方案。最后才是根据勘察报告提供的岩土参数和已经确定的设计方案，进行详细的支挡结构参数设计。在整个支挡结构设计过程中，涉及岩土工程勘察、岩土工程概预算、土力学和支挡结构设计等多门课程的知识，知识点覆盖面十分广。把项目教学法应用到支挡结构设计课程教学中，使学生在完成项目设计的过程中，加深对上述相关知识的理解，找到这些课程之间的关联，并查找和最终解决课程相关部分的知识点之间存在薄弱环节或盲区，从而提高教学效果。只有牢牢掌握了这几门专业课程之间的内在联系，才具备完成整体结构设计的能力。
（2）项目教学法还能有效地提高学生工程设计的综合能力。项目教学法的实施，可将支挡结构的方案设计、参数选择、结构计算、构造措施及施工图设计合为一体，切实培养学生进行支挡结构设计和施工的综合能力。通过结合典型的工程实例，从现场的踏勘、支挡结构方案对比分析、土层参数选取、支挡结构参数设计计算、岩土设计软件复核和施工图绘制等能力进行系统培养。通过将学生的设计方案与实际施工采用的设计方案进行对比分析，找到自己的不足，用实际工程检验和改进自己的设计，使学生尽早直观、形象了解工程实际。此外，在项目教学中，育人于教学过程之中，加强学生爱岗敬业的精神。通过项目教学法，克服过去教学中课堂讲授过多实践过少、被动接受过多主动思考过少的弊端。只有经过深加工的知识才是自己的知识，才能掌握得更加牢固。因此，项目教学法能够让学生在完成项目过程中主动去分析问题和解决问题，充分启发学生思考，培养学生工程设计的综合能力。
二、项目教学法的实施
采用项目教学法进行“支挡结构设计”课程教学，可以通过以下四个方面来实现。
1.确定项目法教学所采用项目
该课程的实践性很强，需要有大量的专业基础准备知识，因此在培养方案制订阶段就要求提前做好准备，在该课程开设之前将前期准备知识学完，然后主讲教师根据教学大纲要求，结合工程实践，确立所用项目，让有关教师明确该项目内容并吃透精神，以后所有教学活动紧紧围绕该项目进行。[7]
2.改革教材，围绕所确立项目内容整编教材，使所用教材更有针对性
目前支挡结构设计方面的教材很多，但是都存在着一些共同点。这些教材的知识点覆盖面非常广，内容非常丰富，但是教材内容太注重于理论，对于教学型院校地下工程系学生培养并不十分实用。因此，可以结合项目教学法整编教材，增加更多的工程实践和行业规范方面的应用和讲解，提高教材的针对性。
3.教学计划的实施
项目教学法的实施分为三步走：首先通过课堂教学的方式，将围绕教学项目有关的基本理论知识讲清讲透；其次通过现场教学的方式，针对实际工程，对工程进行分析和讲解，然后安排设计任务，要求学生根据任务要求，自己查阅资料进行方案选择和设计计算；最后，将学生的设计方案同工程采用的方案进行对比分析，在分析中找不足，从而改进设计，使学生在项目设计过程中掌握一定的工程经验。
4.教学效果检查
项目教学法成效评估可从学生对项目方案选择、土层参数选取、支护结构设计、岩土软件应用和施工图绘制等方面进行自我评价，之后再由教师对项目工作成绩进行检查评分。分析学生在设计时对分析设计过程中出现的问题和改进的方法，加强项目教学法的改进。
三、项目教学法实施成功与否的保障
1.教师教学观念的改变
项目教学法要求教师将以自己为中心转变为以学生为中心；以课本为中心转变为以“项目”为中心；以课堂为中心转变为以实践教学为中心。只有教师观念的改变，才是项目教学法能否实现的重要保障。
2.学生学习观念的改变
项目教学法要求学生的学习发生巨大的转变，不在是静静地坐在课堂上听老师讲，更多的是要求学生到现场，到图书馆自己学，老师真正起到的是引导作用，而不是主导作用。
3.学校和企业的支持
项目教学法不同于传统的教学方法，需要学校和企业的配合，为项目教学营造学习的资源和协作学习的环境。
4.有效评价体系的建立
项目教学法的效果如何，需要有一套完整的评价体系。通过自我的评价来改善和提高教学效果。
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