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浅谈岩土工程师专业特点
工程类考试频道 2008-2-27 16:27:04 【字体: 】 环球网校

   (2)、岩土工程和结构工程的关系
    岩土工程和结构工程关系密切,这是显而易见的。无论房屋结构或桥梁结构,都建造在地基上。地基是否稳定,直接影响结构的安危;地基是否会产生过量变形,直接影响结构的功能,产生的次应力可能使结构超过设计极限。地基出了问题又很难补救。因此结构工程十分关心地基的稳定和变形。现在,一般地基设计均由结构工程师考虑上部结构要求统一完成,只有复杂地基基础问题或需专门处理的地基才要求岩土工程师参与。同样,岩土工程师在进行地基的勘察设计时,必须详细了解结构的型式、荷载及其分布,特别是基础的型式和刚度,了解对地基变形的限制要求,以便有的放矢。岩土工程师与结构工程师的密切配合至关重要。
    结构和地基是一个整体,相互作用,相互影响。地基的变形会改变结构的应力,结构的荷载分布和不同刚度会产生不同的地基变形。人们常常用调整基础和结构刚度的办法来适应地基变形,地基、基础和上部结构的协同作用分析是当前的热门话题。反过来,也可通过地基处理提高地基的承载力和刚度来适应上部结构的要求。
    岩土工程与结构工程你中有我,我中有你,互相搭接,互相重叠的例子不胜枚举。例如桩基础,作为结构的延伸,是结构的一部分,但桩基的承载力和变形则主要取决于岩土,与岩土的关系更为密切。再如基坑工程,土方开挖、地下水的治理、土压力的计算等等都与岩土有关,但护坡桩、地下连续墙、锚杆、内支撑等都是结构。边坡工程和地质灾害的治理,似乎应当属于岩土工程,但常常离不开结构措施。单纯的岩土工程,如围海造陆、堤岸工程,大面积高填方等并不多。结构工程师和岩土工程师虽然有所分工,有所侧重,但互相互配合的居多。因此,结构工程师应当具备必要的岩土知识,岩土工程师也必须具备必要的结构知识。由于一般情况下结构专业处于主导地位,故岩土工程师承担的主要任务, 经常是结构工程师觉得难以承担的较为复杂的或较为专门的岩土工程任务。
    4 、岩石和土的主要特点
    岩石的裂隙性和土的孔隙性是岩石和土区别于混凝土、钢材等人工材料的主要特点。
   (1)、岩石的裂隙性
    岩石总是或稀或密、或宽或窄、或长或短地存在着各种裂隙,这是岩石区别于混凝土的主要特点。这些裂隙有的粗糙,有的光滑;有的平直,有的弯曲;有的充填,有的不充填;有的产状规则,有的规律性很差。裂隙的成因多种多样,有岩浆凝固收缩形成的原生节理,有沉积间断形成的层理,有构造应力形成的构造节理,有表生作用形成的卸荷裂隙和风化裂隙,还有变质作用形成的片理、劈理等等,在岩石中构成极为多样非常复杂的裂隙系统。人们将岩石和裂隙视为一个整体称为“岩体”,将裂隙概化为“结构面”。显然,结构面是岩体中最薄弱的环节。就力学性质而言,岩石的力学参数、结构面的力学参数和岩体的力学参数有很大区别。搞清结构面的产状、参数和分布,是岩土工程勘察设计的重点,也是难点。
    岩体中的地下水是沿着岩体中的裂隙和洞穴流动的,随着裂隙和洞穴的形态和分布的不同,有脉状裂隙水、网状裂隙水、层状裂隙水、洞穴水等不同的地下水类型。
  (2)、土的孔隙性
   土是一种散体材料,存在孔隙。对于饱和土是固、液两相;对于非饱和土,是固、液、气三相。于是产生了有效压力和孔隙压力;孔隙压力又有孔隙水压力和孔隙气压力。有效应力原理成了土力学区别于一般材料力学的主要标志,在土工计算中产生了总应力法和有效应力法两种原理和方法。在饱和土中,由于孔隙水压力的增长和消散,不同的加荷速率地基承载力不同;是否及时支撑, 对软土基坑稳定有不同的表现;渗透系数和地层组合的差别, 导致基础沉降速率的差别等等。饱和土中的超静水压力可导致挤土效应,使桩被挤断、挤歪和上浮;地震时的超静水压力导致砂土和粉土液化。非饱和土的孔隙气压力形成基质吸力,基质吸力随着土中含水量的增加而降低,因而是不稳定的。膨胀土和黄土随湿度的增加而强度显著降低,非饱和土基坑雨季容易发生事故,花岗岩残积土边坡暴雨容易发生浅层滑坡,都和基质吸力降低有关。总之,把握好孔隙压力是岩土工程的重要关键。
   5、对自然条件的依赖性和条件的不确知性
   岩土工程作为土木工程的分支,是以传统力学为基础发展起来的。但很快发现,单纯的力学计算不能解决实际问题。原因主要在于对自然条件的依赖性和计算条件的不确知性。试与结构设计比较,结构工程师面临的材料是混凝土、钢材等人工制造的材料,材质相对均匀,材料和结构都是由工程师在设计时选定,是可控的,计算条件十分明确,因而建立在力学基础上的计算是可信的。而岩土,无论材料还是结构,都是自然形成,不能由工程师选定和控制,只能通过勘察查明而又不可能完全查明。因而存在条件的不确知性和参数的不确定性,不同程度地存在计算条件的模糊性和信息的不完全性。因而虽然岩土工程计算方法取得了长足进步,发挥了重要作用,但由于计算假定、计算模式、计算参数与实际之间存在很多差别,计算结果与工程实际之间总存在或多或少的差别,需要岩土工程师综合判断。“不求计算精确,只求判断正确”,强调概念设计,已是岩土工程界的共识。

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