岩土可靠性理论作业1.docx

岩 土 可靠性理论第一次作业姓名学号专业岩土工程教师什么叫岩土工程？基本概念我国《岩土工程基本术语标准》中将岩土工程定义为“土木工程中涉及岩石、上的利用、处理或改良的科学技术”。中国土木建筑百科词典对岩土工程的释义为：“以工程地质学、岩体力学、土力学与基础工程学科为基础理论，研究和解决工程建设中与岩土有关的技术问题的一门新兴的应用科学”。美国地质协会的《地质词典》及《韦伯斯特大词典》上，把岩土工程学说成是：“运用科学方法和工程原理，使地球更适应于人类居住条件，以及为了勘探资源与利用资源的一门学科。”岩土工程是20世纪60年代末至70年代初将土力学及基础工程、工程地质学、岩体力学三者逐渐结合为一体并应用于土木工程实际而形成的新学科。岩土工程的发展将围绕现代土木工程建设中出现的岩土工程问题并将融人其他学科取得的新成果。岩土工程涉及土木工程建设中岩石与土的利用、整治或改造其基本问题是岩体或土体的稳定、变形和渗流问题。我国的大百科全书中对岩土工程的定义是:“以工程地质学、土力学、岩石力学及地基基础工程学为理论基础以解决和处理在建设过程中出现的与所有与岩体和土体有关的工程技术问题的新的专业学科。在该学科理论和实践中强调地质与工程的紧密结合属于土木工程范畴。”Anon(1999)对岩土工程的定义是:“岩土工程是土力学、岩石力学、工程地质及其他与土木工程、采矿工业、环境保护有关的学科的应用。”他认为，由于所有的土木工程项目，不是建于地面上，便是地下工程，因此，岩土工程在土木工程中起到关键性的作用。此外，岩土工程也是露天采矿工程和采油工程的重要组成部分。在抵御地震和滑坡这样的自然灾害中同样不可或缺。概念是反映对象的本质属性的思维形式。科学认识的成果都是通过各种概念来加以总结和概括的。概念不是永恒不变的，而是随着社会历史和人类认识的发展而变化的。岩土工程概念是随着人们对岩土体性状的认识以及工程地质学、水文学、岩土力学、支护形式与支护作用原理工程设计理论与方法等新成就逐步形成与发展的。由于法规总是滞后于科学新成就，因而新旧概念往往是长期交错、并存使用的。从工程特征来概括岩土工程概念可归结为三种:结构工程、岩体工程、地质工程。三种不同概念形成于岩土工程发展过程，表征着三个发展阶段的科学认识水平。结构工程概念来源于建筑工程。其基本特征是荷载—结构模式，把岩土体可能破坏塌落部分作为荷载由结构来承担。在隧道与地下工程中发展了塌落拱理论，普氏理论，泰沙基公式等都是确定隧道荷载的方法。在边坡工程中发展了极限平衡分析法。根据滑动破坏面形状有直线破坏、折线破坏、圆柱形破坏、对数螺线破坏等。据此，提出了确定边坡滑动荷载的各种方法常用的条分法或称瑞典圆弧法。从承受荷载的能力考虑，往往主张采用刚性结构。喷射混凝土、锚杆支护发展之后如何认识这些新支护技术的作用呢?不少人仍沿着结构工程概念提出锚杆支护的悬吊理论在隧道支护中要求锚杆的长度穿越塌落拱高度范围。工程实践表明，锚杆长度短于塌落拱高度，隧道仍然安全，如何解释呢?人们又提出了组合拱理论，认为系统锚杆与可能塌落范围的部分岩体组成岩石锚杆组合拱以承担塌落拱形成的荷载。新奥法(NATM)在50年代问世以来，在隧道工程界引起了强烈的反应;主要发明人拉伯塞维兹教授将新奥法定为隧道建筑的概念而不是构筑方法。应当承认新奥法在隧道构筑史中是有功绩的，它对锚喷支护作用的解释在概念上是有较大的进步;强调正确的施工步骤、现场观测等，对工程测试设计法的形成与发展都有很大的促进作用。同时，我们也应当看到，新奥法不仅在概念上，而且在理论上都没有真正建立在现代岩体力学的基础上，没有彻底摆脱传统的结构工程概念，即荷载一结构模式，只是使之变为“荷载—部分围岩+支护”模式。这种模式主要体现在新奥法的承载环概念上。新奥法用特性曲线说明了支护对围岩应力的影响，说明了要适当选择支护时机才能节省支护抗力。但是它没有进一步说明应力调整如何使围岩趋于稳定却引人了承载环概念，把围岩的稳定归结为承载环承载的结果。由此可见，悬吊理论，组合拱理论，新奥法的承载环概念等，都没有摆脱荷载—结构模式，应该属于结构工程概念范畴。岩体工程概念，是以现代岩体力学，数值计算方法与支护作用理论等为基本依据的。它的基本特征是，充分发挥围岩的自稳能力，防围岩破坏于未然。支护和适时、合理的施工步骤，主要作用是控制岩体变形与位移，以改善岩体应力状态，提高岩体强度，使岩体与支护共 同达到新的平衡稳定，以获得最佳的效益。岩土工程概念是在推广新奥法，推广锚喷支护技术的过程中逐步形成的。围绕推广应用中出现的两个主要问题:锚喷支护作用原理与适应性以及如何进行工程测试设计问题，国内有关单位开展了广泛的研究试验。这些研究试验，主要是从下列三个方面展开的:有限单元法在岩土工程中的应用;平面应变条件下模型