為了幫助廣大的考生備戰2014年巖土工程師考試,中大網校編輯特地匯總了2014年巖土工程師考試相關輔導資料,希望對您參加本次考試有所幫助,并在此預祝您考試成功。
不同介質間相互作用及共同分析
李廣信(1998)認為巖土工程不同介質間相互作用及共同作用分析研究可以分為三個層次:①巖土材料微觀層次的相互作用;②土與復合土或土與加筋材料之間的相互作用;③地基與建(構)筑物之間相互作用。
土體由固、液、氣三相組成。其中固相是以顆粒形式的散體狀態存在。固、液、氣三相間相互作用對土的工程性質有很大的影響。土體應力應變關系的復雜性從根本上講都與土顆粒相互作用有關。從顆粒間的微觀作用入手研究土的本構關系是非常有意義的。通過土中固、液、氣相相互作用研究還將促進非飽和土力學理論的發展,有助于進一步了解各類非飽和土的工程性質。
與土體相比,巖體的結構有其特殊性。巖體是由不同規模、不同形態、不同成因、不同方向和不同序次的結構面圍限而成的結構體共同組成的綜合體,巖體在工程性質上具有不連續性。巖體工程性質還具有各向異性和非均一性。結合巖體斷裂力學和其它新理論、新方法的研究進展,開展影響工程巖體穩定性的結構面幾何學效應和力學效應研究也是非常有意義的。
當天然地基不能滿足建(構)筑物對地基要求時,需要對天然地基進行處理形成人工地基。樁基礎、復合地基和均質人工地基是常遇到的三種人工地基形式。研究樁體與土體、復合地基中增強體與土體之間的相互作用,對了解樁基礎和復合地基的承載力和變形特性是非常有意義的。
地基與建(構)筑物相互作用與共同分析已引起人們重視并取得一些成果,但將共同作用分析普遍應用于工程設計,其差距還很大。大部分的工程設計中,地基與建筑物還是分開設計計算的。進一步開展地基與建(構)筑物共同作用分析有助于對真實工程性狀的深入認識,提高工程設計水平。現代計算技術和計算機的發展為地基與建(構)筑物共同作用分析提供了良好的條件。目前迫切需要解決各類工程材料以及相互作用界面的實用本構模型,特別是界面間相互作用的合理模擬。
巖土工程測試技術
巖土工程測試技術不僅在巖土工程建設實踐中十分重要,而且在巖土工程理論的形成和發展過程中也起著決定性的作用。理論分析、室內外測試和工程實踐是巖土工程分析三個重要的方面。巖土工程中的許多理論是建立在試驗基礎上的,如Terzaghi的有效應力原理是建立在壓縮試驗中孔隙水壓力的測試基礎上的,Darcy定律是建立在滲透試驗基礎上的,劍橋模型是建立在正常固結粘土和微超固結粘土壓縮試驗和等向三軸壓縮試驗基礎上的。測試技術也是保證巖土工程設計的合理性和保證施工質量的重要手段。
巖土工程測試技術一般分為室內試驗技術、原位試驗技術和現場監測技術等幾個方面。在原位測試方面,地基中的位移場、應力場測試,地下結構表面的土壓力測試,地基土的強度特性及變形特性測試等方面將會成為研究的重點,隨著總體測試技術的進步,這些傳統的難點將會取得突破性進展。虛擬測試技術將會在巖土工程測試技術中得到較廣泛的應用。及時有效地利用其他學科科學技術的成果,將對推動巖土工程領域的測試技術發展起到越來越重要的作用,如電子計算機技術、電子測量技術、光學測試技術、航測技術、電、磁場測試技術、聲波測試技術、遙感測試技術等方面的新的進展都有可能在巖土工程測試方面找到應用的結合點。測試結果的可靠性、可重復性方面將會得到很大的提高。由于整體科技水平的提高,測試模式的改進及測試儀器精度的改善,最終將導致巖土工程方面測試結果在可信度方面的大大改進。
巖土工程問題計算機分析
雖然巖土工程計算機分析在大多數情況下只能給出定性分析結果,但巖土工程計算機分析對工程師決策是非常有意義的。開展巖土工程問題計算機分析研究是一個重要的研究方向。巖土工程問題計算機分析范圍和領域很廣,隨著計算機技術的發展,計算分析領域還在不斷擴大。除前面已經談到的本構模型和不同介質間相互作用和共同分析外,還包括各種數值計算方法,土坡穩定分析,極限數值方法和概率數值方法,專家系統、AutoCAD技術和計算機仿真技術在巖土工程中應用,以及巖土工程反分析等方面。巖土工程計算機分析還包括動力分析,特別是抗震分析。巖土工程計算機數值分析方法除常用的有限元法和有限差分法外,離散單元法(DEM)、拉格朗日元法(FLAC),不連續變形分析方法(DDA),流形元法(MEM)和半解析元法(SAEM)等也在巖土工程分析中得到應用〔3〕。
根據原位測試和現場監測得到巖土工程施工過程中的各種信息進行反分析,根據反分析結果修政設計、指導施工。這種信息化施工方法被認為是合理的施工方法,是發展方向。
巖土工程可靠度分析
在建筑結構設計中我國已采用以概率理論為基礎并通過分項系數表達的極限狀態設計方法。地基基礎設計與上部結構設計在這一點尚未統一。應用概率理論為基礎的極限狀態設計方法是方向。由于巖土工程的特殊性,巖土工程應用概率極限狀態設計在技術上還有許多有待解決的問題。目前要根據巖土工程特點積極開展巖土工程問題可靠度分析理論研究,使上部結構和地基基礎設計方法盡早統一起來。
環境巖土工程研究
環境巖土工程是巖土工程與環境科學密切結合的一門新學科。它主要應用巖土工程的觀點、技術和方法為治理和保護環境服務。人類生產活動和工程活動造成許多環境公害,如采礦造成采空區坍塌,過量抽取地下水引起區域性地面沉降,工業垃圾、城市生活垃圾及其它廢棄物,特別有毒有害廢棄物污染環境,施工擾動對周圍環境的影響等等。另外,地震、洪水、風沙、泥石流、滑坡、地裂縫、隱伏巖溶引起地面塌陷等災害對環境造成破壞。上述環境問題的治理和預防給巖土工程師們提出了許多新的研究課題。隨著城市化、工業化發展進程加快,環境巖土工程研究將更加重要。應從保持良好的生態環境和保持可持續發展的高度來認識和重視環境巖土工程研究。
按沉降控制設計理論
建(構)筑物地基一般要同時滿足承載力的要求和小于某一變形沉降量(包括小于某一沉降差)的要求。有時承載力滿足要求后,其變形和沉降是否滿足要求基本上可以不驗算。這里有二種情況:一種是承載力滿足后,沉降肯定很小,可以不進行驗算,例如端承樁樁基礎;另一種是對變形沒有嚴格要求,例如一般路堤地基和砂石料等松散原料堆場地基等。也有沉降量滿足要求后,承載力肯定滿足要求而可以不進行驗算。在這種情況下可只按沉降量控制設計。
在深厚軟粘土地基上建造建筑物,沉降量和差異沉降量控制是問題的關鍵。軟土地基地區建筑地基工程事故大部分是由沉降量或沉降差過大造成的,特別是不均勻沉降對建筑物的危害最大。深厚軟粘土地基建筑物的沉降量與工程投資密切相關。減小沉降量需要增加投資,因此,合理控制沉降量非常重要。按沉降控制設計既可保證建筑物安全又可節省工程投資。
按沉降控制設計不是可以不管地基承載力是否滿足要求,在任何情況下都要滿足承載力要求。按沉降控制設計理論本身也包含對承載力是否滿足要求進行驗算。
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