2018年注冊(cè)巖土工程師巖土工程勘察講義：反分析

第三節(jié) 反分析

　　一、反分析的含義

　　通過(guò)工程實(shí)體試驗(yàn)或施工監(jiān)測(cè)巖土體實(shí)際表現(xiàn)性狀所取得的數(shù)據(jù)，反求某些巖土工程技術(shù)參數(shù)，并以此為依據(jù)驗(yàn)證設(shè)計(jì)計(jì)算、查驗(yàn)工程效果以及分析事故的技術(shù)原因。例如，根據(jù)建筑物沉降觀測(cè)結(jié)果，反求地基土層的模量或確定沉降計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，并由此驗(yàn)證地基沉降量計(jì)算的確切性。

　　反分析是巖土工程勘察、設(shè)計(jì)的一個(gè)重要特點(diǎn)。由于巖土工程的影響因素復(fù)雜，設(shè)計(jì)計(jì)算所用的數(shù)學(xué)模型或計(jì)算公式都需經(jīng)過(guò)一定的概化和簡(jiǎn)化;尤其當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較復(fù)雜時(shí)，巖土參數(shù)往往不易準(zhǔn)確量測(cè)。所以設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果就存在誤差和不確定性。

　　此外，測(cè)試條件與工程原型之間存在較大的差別(尺寸效應(yīng)、應(yīng)力狀態(tài))，也影響巖土參數(shù)的可靠性和適用性。因此，單純依靠理論計(jì)算又無(wú)現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，可靠性較低;而以實(shí)體試驗(yàn)和原型監(jiān)測(cè)為依據(jù)的巖土工程設(shè)計(jì)則較為可靠、合理。

　　反分析應(yīng)以巖土工程實(shí)體或足尺試驗(yàn)為分析對(duì)象。根據(jù)系統(tǒng)的原型觀測(cè)，查驗(yàn)巖土體在工程施工和使用期間的表現(xiàn)，檢驗(yàn)與預(yù)期效果相符的程度。只要方法得當(dāng)，反分析可以求得更加符合實(shí)際的巖土工程技術(shù)參數(shù)。它與室內(nèi)試驗(yàn)、原位測(cè)試一起，構(gòu)成了求取巖土參數(shù)的第三種手段。也可以說(shuō)，反分析是前兩種測(cè)試方法的補(bǔ)充，并借以驗(yàn)證其所求得的參數(shù)的實(shí)用性。

　　二、反分析的應(yīng)用

　　反分析可分為非破壞性(無(wú)損的)反分析和破壞性(已損的)反分析兩種情況。

　　表1 非破壞性反分析的應(yīng)用

　　表2 破壞性反分析的應(yīng)用

　　為了提高反分析結(jié)果的可信度，不論何種類型的工程都應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

　　(1)反分析之前，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的場(chǎng)地勘察工作，了解巖土和地下水條件，以及它們?cè)谑┕み^(guò)程中發(fā)生的變化。

　　(2)了解工程實(shí)體或足尺結(jié)構(gòu)物在施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中實(shí)際外加荷載的大小、加荷方式和作用時(shí)間。

　　(3)通過(guò)測(cè)試和分析，確定巖土體的初始狀態(tài)變量，如巖土體的初始應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力歷史等。

　　(4)合理確定巖土體的本構(gòu)關(guān)系或反應(yīng)模型以及相應(yīng)的計(jì)算方法。

　　(5)恰當(dāng)假定分析過(guò)程中的排水條件和邊界條件。

　　(6)恰當(dāng)確定反分析中所需的巖土體輔助參數(shù)，如土的重量、隙比、含水率等。需進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)時(shí)，一般只能在內(nèi)插范圍內(nèi)選取參數(shù)，只有在確有把握的情況下，才采用外延方法。

　　(7)原型觀測(cè)的項(xiàng)目、手段、方法和要求，應(yīng)有針對(duì)性。

　　(8)在進(jìn)行量綱分析、理論分析、統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，應(yīng)注意反分析工程與設(shè)計(jì)工程之間在尺寸上的差異。