岩土行业发展的技术性思考

岳中琦-1-28岩土行业发展的技术性思考岳中琦[e-mail]2013年10月4日杭州会议主题岩土与工程技术的可持续发展第四届全国岩土与工程学术大会GeoEngChina20132013年11月3-6日·杭州全球岩土各个行业现在存在什么共同问题与挑战？？？岳中琦-2-282000年在澳大利亚墨尔本，国际三大主要岩土行业的学会和协会ISSMG、ISRM和IAEG（土、岩、地）第一次共同地召开了“世纪岩土工程会议”（GeoEng，2000）他的报告内容包括:1.咱们是谁2.咱们能做的事3.咱们土力学、岩石力学、工程地质起家4.咱们已经取得的成就5.咱们面对的变化6.咱们面对的挑战与问题7.咱们在工程实践中增加价值8.咱们迈向一个国际岩土联合会建议Morgenstern教授做了题目为“CommonGround”的大会报告岩土工程实践多项工作相互联系的三角形关系Morgenstern(2000)这些大量工作和它们之间相互联系是极其艰巨、复杂的！岩土层的分布岩土行为物理模型工程类比工程判断风险分析与控制地质成因分析原位堪察与测量理想化与物理模型和解析模型分析室内试验与原位测试、观察、检验岳中琦-3-28岩土工程实践所需具备的很多项能力与经验Morgenstern(2000)需要岩土从业人员极为勤劳、极高智慧和极富经验！Morgenstern教授指出、论述了全球岩土行业表现不合格、价值被低评•在部分岩土应用项目中，不合格表现依然令人苦恼地重复发生•不成功表现包含破坏，过度渗漏或变形，不符合环境规定和法定，和过度高成本•在有些案例中，不成功表现可能体现在社会和环境的判决中•岩土工程已经有太多不成功表现案例•Whilethegeotechnicalengineerhasalongtraditionofsuccessinmeetingtheserequirementsunderconditionsthatdifferfrommanyothertypesoftechnologicalendeavours,therearesomeareasofapplicationwhereinadequateperformanceremainsdistressinglyfrequent.•Unsuccessfulperformancemightinvolvefailure,excessiveleakageordeformation,non-compliancewithenvironmentalrequirementsorotherregulatoryrestrictionsandexcessivecost.•Insomeinstancesunsuccessfulperformancemightbejudgedinabroadersocialandenvironmentalcontext.•Therearetoomanyexamplesofunsuccessfulperformanceingeotechnicalengineering.InadequatePerformance，Under-valued岳中琦-4-28Morgenstern教授指出、论述了全球岩土行业收入最低、回报被低算岩土1998年美国工程专业收入中位数对比InadequateCompensation，Under-rewardedMorgenstern教授指出、论述了全球岩土行业社会地位较低、才华被低用•岩土行业对象是自然形成、极其复杂、受环境影响的岩土，存在巨大不确定性和风险•岩土工程的增值是同工程表现和保障紧密联系的•岩土工程的复杂性是被低估的•要保障表现，综合风险管理必须应用，是场地条件决定的，不可能是例行程序工作•时常需要应用观察动态施工法•这些都需要最高级的经验。•但是，岩土工程行业人员的努力工作、非凡能力、极高度值任心，都没有得到的应有的表彰和认可，社会地位低。InadequateRecognition，Under-utilized岳中琦-5-28不合格表现价值被低评不合理报酬回报被低算不合情地位才华被低用岩土各行业共同问题与挑战Morgenstern教授（2000）明确指出、论述了全球岩土各个行业存在的三大共同挑战与问题这是为什么???难道咱们真的是投错胎、入错行、嫁错郎吗？！岳中琦-6-28Morgenstern教授提出的问题原因与解决方法因此，他大力总结、呼吁成立《国际岩土联合会》“InternationalGeotechnicalUnion”以从政治与组织上解决各岩土行业的三大共同问题！Thisinquiryinto“CommonGround”leadsmetotheconclusionthataneworganizationisneeded,anInternationalGeotechnicalUnion(IGU).Aninternationalunionisnotonlyaunionofotherinternationalsocieties,butalsoaunionofnationsocietiesorcommittees.InmanycountriesasinglegeotechnicalsocietyalreadyexistsandfortheIGUtobeformedmerelyrequiresagreementofthesenationalsocieties.Wherenosinglerepresentingbodyexists,aneffortwouldhavetobemadetoformone.Theexistinginternationalassociationswouldactasaffiliatedorsupportingorganizations.Morgenstern教授认为，问题原因在于全球岩土行业缺少一个统一的学会来领导和竞争现有三大国际岩土学会ISSMG、ISRM和IAEG不具备解决这些问题的能力Thecapabilitiesofgeotechnicalengineeringwillbeunder-utilized,under-valuedandunder-rewardedunlessanorganizationalstructureemergestopromotetheintegratedprespectiveespousedhere.Thecurrentstructureofseparatesocieties,(ISSMGE,ISRM,IAEG)isincapableofassumingthisrole.在2008年1月25日，三大国际岩土地学会（ISSMG、ISRM和IAEG）在伦敦达成协议，成立了FederationofInternationalGeo-engineeringSocieties《国际岩土学会联邦会》但是，这个联邦会FedIGS在2010年初就被这三大构成学会瓦解了、限制活动！土主席土主席岩主席岩主席地主席地主席地秘书长土秘书长岩秘书长2008年1月25日伦敦岳中琦-7-28本报告的目的和提纲为解决全球岩土各个行业存在的三大共同问题与挑战的岩土行业更好地可持续发展的技术性思考一应该朝着增加岩土工程定量化、易移植化、非经验化与现代化的方向发展二应该朝着降低岩土工程风险、减灭岩土工程事故与灾难的方向发展三应该朝着提升岩土工程行业和科技人员的社会地位、工作兴趣、投入回报成效的方向发展第一个技术性思考应该朝着增加岩土工程定量化、易移植化、非经验化与现代化的方向发展案例传统动力触探（标贯）的再发展与提升岳中琦-8-28传统动力触探（标贯）的方法落锤管式贯入器落锤贯入深度如何检验手工测量结果呢?测量深度H相应贯入深度的锤击数N传统动力触探（标贯）的方法岳中琦-9-28锤击与标贯的自动数字监测仪自动、随时监测、报道和记录落锤的锤击垫板过程和相应的钻杆和触探器的贯入土层过程监测仪可安装到传统SPT测试设备上锤击过程以实时测得锤击数、杆中冲击轴力变化、钻杆和触探器的贯入过程和深度贯入过程一次锤击后0.05秒钟内的轴力变化一次锤击引起的一秒钟内钻杆位移变化一次锤击引起的钻杆和触探器的贯入深度0.0500秒1.000秒岳中琦-10-28贯入深度锤击数+每秒钟轴力传统贯入深度与锤击数的结果每一锤击后每秒钟轴力变化的汇总每一锤击后每秒钟钻杆贯入变化的汇总总贯入深度标贯锤击、贯入过程监测仪0751502253003754505250102030405060708090100BlowNo.(n)PenetrationDepth(s,mm)Zone1:b=9.3mm/blow,N*=32.1blows/300mmZone2:b=6.5mm/blow,N*=46.4blows/300mmRegressionLineEq.:s=a+bnEquivalentN-value:N*=300/bZone3:b=11.3mm/blow,N*=26.6blows/300mm锤击数贯入深度我们的研究发现:线性区间1线性区间2线性区间3线性区间5线性区间4贯入深度随锤击数的增加呈分段线性增加！每一线性段代表一段强度均匀的土层?!标贯锤击、贯入过程监测仪岳中琦-11-28标贯锤击数传统分析法和问题0751502253003754505250102030405060708090100BlowNo.PenetrationDepth(s,mm)N1=8blows/75mmN-value:N=N3+N4+N5+N6=75(blows/300mm)N2=11blows/75mmN3=11blows/75mmN4=6blows/75mmN5=18blows/75mmN6=40blows/75mmSeatingDriveMainDrive贯入深度锤击数贯入深度150mm锤击数19(8+11)[blows/150mm]贯入深度300mm锤击数75(11+6+18+40)[blows/300mm]问题是人为平均值！每锤等效标贯锤击数N*0751502253003754505250102030405060708090100BlowNo.(n)PenetrationDepth(s,mm)Zone1:b=9.3mm/blow,N*=32.1blows/300mmZone2:b=6.5mm/blow,N*=46.4blows/300mmRegressionLineEq.:s=a+bnEquivalentN-value:N*=300/bZone3:b=11.3mm/blow,N*=26.6blows/300mm贯入深度锤击数线性区间1线性区间2线性区间3线性区间4•b是每锤的贯入深度(单位=mm/一锤)•N*是每一锤贯入深度b的传统总300mm贯入深度的等价总锤击数N值定义N*=300/b(锤击数/300mm)N1*=32.1blows/300mmN2*=46.1blows/300mmN3*=11.3blows/300mmN4*=148.7blows/300mm传统方法N=75blows/300mm岳中琦-12-28锤击数单锤b值单锤N*值轴力峰值能量转换效率%贯入深度每锤等效标贯锤击数N*分析方法中部贯入增大、较弱土层n+t/tmax锤击数+每秒钟贯入深度锤击数+每秒钟轴力轴力锤击数+每0.04秒钟锤击与贯入过程监测结果实例（1）全程线性变化，均匀土体岳中琦-13-28n+t/tmax贯入深度锤击数+每秒钟轴力轴力锤击与贯入过程监测结果实例（2）锤击数+每秒钟初期较大贯入，钻进扰动上部土体？n+t/tmax锤击数+每秒钟贯入深度锤击数+每秒钟轴力轴力锤击数+每0.04秒钟锤击与贯入过程监测结果实例（3）中间贯入增大、较弱土层岳中琦-14-28n+t/tmax锤击数+每秒钟贯入深度锤击数+每秒钟轴力轴力锤击与贯入过程监测结果实例（4）锤击数+每0.04秒钟下部贯入增大、较弱土层顶部贯入大，钻进小扰动？中间贯入小、较强薄土层n+t/tmax锤击数+每秒钟贯入深度锤击