Пересечение почвенной механики и геотехнического управления рисками

Область геотехнического машиностроения представляет собой критическое пересечение, где принципы почвенной механики отвечают комплексным стратегиям управления рисками для обеспечения безопасности, стабильности и долговечности конструкций, построенных на земле или внутри нее. Механика почвы обеспечивает теоретическую основу для анализа в геотехническом машиностроении, поддисциплину гражданского строительства, в то время как рамки управления рисками помогают инженерам ориентироваться в присущих неопределенностях, связанных с недрами. Понимание того, как почва ведет себя при различных условиях нагрузки и окружающей среды, имеет важное значение для оценки потенциальных рисков и разработки соответствующих решений, которые защищают как человеческую жизнь, так и инвестиции в инфраструктуру.

В этом всеобъемлющем руководстве рассматриваются фундаментальные принципы механики почвы, рассматриваются различные факторы риска, влияющие на геотехнические проекты, и демонстрируется, как интеграция этих двух дисциплин создает прочную основу для успешных инженерных результатов. Независимо от того, разрабатываете ли вы фундаменты для высотных зданий, оцениваете устойчивость наклона для транспортной инфраструктуры или планируете системы удержания земли, принципы, обсуждаемые здесь, формируют основу безопасного и экономичного геотехнического проектирования.

Понимание механики почвы: основа геотехнической инженерии

Что такое почвенная механика?

Механика почвы является субдисциплиной гражданского строительства, которая изучает физические свойства и поведение почвы, а также использует с точки зрения геотехнической инженерии.В отличие от обычных материалов, используемых в строительстве, почвы состоят из неоднородной смеси жидкостей (обычно воздуха и воды) и частиц (обычно глины, ила, песка и гравия), что делает их поведение сложным и весьма изменчивым.

Почвенная механика используется для анализа деформаций и потока жидкостей в естественных и искусственных структурах, которые поддерживаются или сделаны из почвы, или структурах, которые похоронены в почвах.Примерными приложениями являются строительство и мостовые фундаменты, подпорные стены, плотины и закопанные трубопроводные системы.Дисциплина выходит за рамки традиционных гражданских инженерных приложений, поскольку принципы почвенной механики также используются в смежных дисциплинах, таких как геофизическая инженерия, прибрежная инженерия, сельскохозяйственная инженерия и гидрология.

Трехфазная система почвы

Одним из фундаментальных понятий в почвенной механике является понимание почвы как трёхфазной системы. Почва обычно состоит из трёх первичных фаз: твёрдых частиц (минеральные зерна или органическое вещество), жидкости (вода) и газа (воздух). Относительные пропорции этих фаз существенно влияют на механические и гидравлические свойства почвы.

Эта многофазная природа отличает механику почвы от других отраслей инженерной механики. Механика почвы отличается от классической механики жидкости или механики твердого тела, поскольку почва представляет собой (а) гетерогенную смесь твердых частиц (гравий, породы, песка, ила и глины), жидкости и газа (трехфазная система) и (б) является твердым материалом. Взаимодействие между этими фазами регулирует, как почва реагирует на нагрузку, как вода течет через нее и, в конечном счете, как будут работать структуры, основанные на или внутри почвы.

Принцип эффективного стресса

Одним из важнейших вкладов в современную почвенную механику стал Карл Терзаги, которого часто называют отцом почвенной механики.Первопроходческая работа Карла Терзаги в начале 20-го века заложила основу современной почвенной механики. Его введение принципа эффективного стресса произвело революцию в понимании поведения почвы под нагрузкой.

Принцип эффективного напряжения, введенный Карлом Терзаги, гласит, что эффективное напряжение σ' (т.е. среднее межзерновое напряжение между твердыми частицами) может быть рассчитано простым вычитанием давления пор из общего напряжения. Этот принцип является основополагающим, поскольку сила сдвига почв в первую очередь определяется трением между частицами и сцеплением, которые очень чувствительны к эффективному напряжению.

Сдвиг прочности и стабильности почвы

Сопротивление сдвигу грунта обеспечивается трением и сцеплением частиц. Трение зависит от межгранулярных контактных напряжений между твердыми частицами. Понимание прочности сдвига имеет решающее значение практически для всех геотехнических применений.

Прочность сдвига и жесткость грунта определяют, будет ли почва устойчивой или насколько она деформируется. Знание прочности необходимо для определения того, будет ли склон стабильным, может ли здание или мост заселиться слишком далеко в землю, и ограничивающие давления на подпорную стену. Инженеры должны тщательно различать отказ уровня элемента и структурный отказ, так как некоторые элементы почвы могут достичь своей пиковой прочности до сбоя конструкции.

Системы классификации почв

Правильная классификация почв необходима для передачи свойств почвы и прогнозирования поведения.Почвы классифицируются на основе их размеров зерна и пластичности на основные группы, такие как гравий, песок, ил и глина. Во всем мире существует несколько стандартизированных систем классификации.

В США и других странах для классификации почв часто используется Единая система классификации почв (ОСКП).Другие системы классификации включают британский стандарт BS 5930 и систему классификации почв ААСХТО.В СУКП грубозерные почвы, такие как гравий и пески, классифицируются на основе распределения по размерам зерна, а мелкозернистые почвы, такие как глина и илы, классифицируются по их характеристикам пластичности.

Проницаемость и просачивание

Движение воды по почве — ещё один критический аспект почвенной механики. Проницаемость описывает лёгкость, с которой вода течёт по почве. Глины имеют очень низкую проницаемость, а гравий и пески — высокую проницаемость. Понимание проницаемости необходимо для проектирования дренажных систем, оценки просачивания под плотины и прогнозирования уплотнительного расселения.

Seepage относится к потоку грунтовых вод через пустоты в почве. Принципы Seepage применяются для оценки проблем, связанных с потоком в геотехнической инженерии. Неконтролируемый просачивание может привести к сбоям трубопроводов, эрозии и потере прочности почвы, что делает его критическим фактором при оценке риска.

Деформация почвы и заселение

Почвы реагируют на стрессы, подвергаясь деформации. Поселение под фундаментом является результатом сжатия почвы под приложенными нагрузками. Поселение может происходить сразу же, когда частицы почвы перестраиваются, или со временем, когда вода выдавливается из мелкозернистых почв в процессе, называемом консолидацией.

Точное прогнозирование заселения является одной из важнейших задач геотехнического машиностроения, так как чрезмерное или дифференциальное заселение может вызвать структурные повреждения, трещины и проблемы исправности.Понимание его принципов позволяет геотехникам правильно оценивать участки, проектировать фундаменты и земные сооружения, обеспечивать стабильность и производительность инфраструктурных проектов.

Геотехнический риск: источники и характеристики

Что такое геотехнический риск?

Геотехнический риск является общим, существенным компонентом профиля риска проекта, который может быть трудно количественно оценить и разработать разумные непредвиденные обстоятельства для.В отличие от многих других инженерных дисциплин, где материалы производятся по определенным стандартам, геотехники должны работать с естественными материалами, которые проявляют значительную пространственную изменчивость и неопределенность.

По самой природе происхождения геотехнические материалы, такие как почвы и породы, обладают переменными инженерными свойствами. Эта изменчивость редко учитывается непосредственно в традиционном геотехническом анализе. Эта присущая неопределенность делает управление рисками особенно важным в геотехническом машиностроении.

Виды геотехнических неопределенности

Геотехнические неопределенности можно разделить на различные типы.Наиболее распространенные геотехнические неопределенности относятся к группе известных неизвестных; это неопределенности, которые могут быть оценены в вероятностном смысле на основе исследований участка и других источников, таких как изменение толщины мягкого слоя почвы или эффекты известных ошибок измерения и преобразования.

Однако решающим, но трудным аспектом интерпретации геотехнического контекста является выявление того, что не показывают выполненные исследования сайта. Это известные неизвестные неизвестные. Управление этими неизвестными неизвестными требует опытного инженерного суждения, всестороннего исследования сайта и надежных подходов к проектированию.

Общие геотехнические факторы риска

Геотехнические риски в строительных проектах связаны с несколькими факторами:

• Тип и изменчивость почвы: Различные типы почв проявляют совершенно разные инженерные свойства. Наличие мягких глин, рыхлых песков, обширных почв или коллапсируемых почв может создать значительные риски, если их не правильно идентифицировать и устранить.
• Условия грунтовых вод: Уровни грунтовых вод и их сезонные или долгосрочные колебания влияют на прочность почвы, поведение поселений и методы строительства.
• Геологические условия: Разломы, карстовые особенности, зарытые каналы и другие геологические аномалии могут создавать локализованные зоны слабости или неожиданного поведения.
• Строительные методы: Выбранный подход к строительству может представлять риски, связанные с вибрацией, обезвоживанием, стабильностью раскопок и воздействием на соседние структуры.
• Экологические факторы: Сейсмическая активность, наводнения, эрозия и последствия изменения климата могут влиять на геотехнические характеристики в течение срока службы структуры.

Геотехнические риски включают, но не ограничиваются неточными расчетными оценками, сбоями из-за неправильного выбора прочности почвы, рисками, связанными с инновациями, проблемами строительства и утверждениями о различных условиях участка.

Последствия геотехнических сбоев

Последствия неадекватного геотехнического проектирования или непредвиденных наземных условий могут быть серьезными. Наклонная Пизанская башня в Италии является известным (хотя и экстремальным) примером того, как почвенные условия могут резко повлиять на структуры. Чаще всего неадекватный геотехнический дизайн может привести к неравномерному заселению, трещинам и структурной нестабильности, что требует значительного времени и денег на ремонт.

Помимо прямого структурного повреждения, геотехнические сбои могут привести к:

• Задержки в строительстве и перерасход средств
• Опасности для работников и общественности
• Ущерб смежным объектам недвижимости и инфраструктуре
• Воздействие на окружающую среду
• Юридические споры и претензии
• Репутационный ущерб заинтересованным сторонам проекта

Плохое управление рисками в геотехнических инженерных проектах имеет реальные последствия. Важно выявлять и управлять рисками во всех аспектах строительного проекта. Однако геотехническое проектирование, связанное с фундаментом и поддержкой конструкции, требует особого внимания.

Геотехническая система управления рисками

Обзор процесса управления рисками

Эффективное управление геотехническими рисками следует за систематическим процессом, который идентифицирует, анализирует, оценивает и рассматривает риски на протяжении всего жизненного цикла проекта.Различия в восприятии рисков, предвзятости риска и поведении, снижающем риск между владельцем, инженером и генеральным подрядчиком, могут быть смягчены с использованием инструментов, методов и процессов, разработанных для активного управления геотехническим риском проекта.

Процесс управления рисками обычно включает в себя несколько ключевых этапов. Третий этап заключается в выявлении опасностей (источников потенциальных, негативных последствий), которые угрожают целям проекта, а также их соответствующим последствиям. Это важнейшая задача в работе по управлению рисками и требует глубокого понимания геотехнического контекста. Четвертый этап заключается в анализе выявленных рисков, что означает их описание с точки зрения вероятности и тяжести их последствий.

Установление контекста и целей

Первым шагом в любом процессе управления рисками является установление контекста. Основные этапы включают: контекст и усилие; цели: Определение критериев эффективности и допусков к риску с владельцем и командой разработчиков. Идентификатор опасности: Постройте предварительную геологическую / геотехническую модель из обзора рабочего стола и местных знаний.

Этот этап включает понимание требований проекта, выявление заинтересованных сторон, определение приемлемых уровней риска и установление критериев эффективности. Различные проекты будут иметь разные допуски риска на основе таких факторов, как размер проекта, сложность, последствия неудачи и предпочтения владельца.

Идентификация рисков

Идентификация рисков является критическим ранним шагом, который требует участия опытных геотехнических специалистов. Геотехники и другие специалисты по предметам разрабатывают список потенциальных опасностей. Этот процесс должен быть всеобъемлющим и систематическим, учитывая все потенциальные источники геотехнического риска.

Процесс начинается с элементарного, важного и совместного вопроса «что может пойти не так» во время проектирования, выявления рисков и ряда стратегий управления рисками, которые могут быть реализованы для типичных геотехнических проблем проектирования и строительства.

• Сеансы мозгового штурма с междисциплинарными командами
• Обзор исторических данных из аналогичных проектов
• Контрольные списки на основе типа проекта и геологической обстановки
• Интервью экспертов и семинары
• Анализ режима отказа и эффектов (FMEA)
• Обзор данных исследования участка и геологических моделей

Анализ и оценка рисков

После выявления рисков они должны быть проанализированы, чтобы понять их вероятность и потенциальные последствия. Анализ рисков может быть качественным или количественным, в зависимости от требований проекта и имеющихся данных.

Анализ количественных рисков

Это зависит от оценки опытных инженеров-геотехников и экспертов по предмету. Риски оцениваются как высокие, средние или низкие по вероятности и воздействию на основе первоначального исследования участка, исторических данных и другой предварительной информации. Качественный анализ обычно быстрее и менее ресурсоемкий, что делает его пригодным для первоначального скрининга и небольших проектов.

Количественный анализ рисков

Количественная оценка воздействия на риск начинается в конце предварительного этапа проектирования, но до начала этапа проектирования. (поскольку оценка риска может влиять на проектные решения.) Сейчас данных для оценки затрат, связанных с воздействием риска, достаточно. Однако количественный анализ занимает много времени и не является необходимым для небольших проектов.

Оценка рисков в геотехнической инженерии вероятностными методами означает учет случайности и изменчивости, присутствующих в поведении почвы, нагрузок и других факторов, влияющих на структуры.В отличие от традиционных методов, использующих фиксированные факторы безопасности, этот подход вычисляет шансы отказа, обеспечивая более тонкое понимание потенциальных рисков. Методы вероятностной оценки рисков позволяют инженерам оценивать вероятность различных сценариев отказа с использованием статистических распределений, что улучшает процесс принятия решений при управлении рисками.

Геотехнический регистр рисков

Геотехнический реестр рисков является ключевым в процессе управления геотехническими рисками. Он систематически фиксирует и рассматривает все риски, выявленные структурированным образом, и гарантирует, что с ними обращаются. Реестр рисков служит живым документом, который отслеживает выявленные риски, их оценку, меры по смягчению последствий и ответственных сторон на протяжении всего проекта.

Комплексный реестр рисков обычно включает:

• Описание рисков и категория
• Вероятность и рейтинг последствий
• Оценка риска или уровень приоритета
• Потенциальные последствия (стоимость, график, безопасность, производительность)
• Стратегии смягчения и меры контроля
• Ответственные стороны
• Положение и требования в отношении контроля
• Остаточный риск после смягчения

Оценка: количественная оценка вероятности и последствий, регистрация рисков для населения и определение приоритетов рисков. Смягчение: Инженер контролирует снижение вероятности, последствий или обоих.

Критерии оценки и принятия рисков

Пятый шаг - оценка того, приемлемы или нет проанализированные риски в отношении руководящих принципов приемлемости рисков проекта. Это решение принимается ответственным инженером (т.е. владельцем риска). Не все риски могут или должны быть устранены; цель состоит в том, чтобы снизить риски до приемлемых уровней.

Критерии принятия риска должны быть установлены на ранней стадии проекта и могут быть основаны на:

• Нормативно-правовые требования и строительные нормы
• Отраслевые стандарты и передовая практика
• Предпочтения и толерантность к риску
• Сравнение с аналогичными успешными проектами
• Анализ затрат и выгод от мер по снижению рисков
• Социальные ожидания в отношении безопасности

Исследование сайта: основа управления рисками

Важность комплексного расследования сайта

Расследование сайта является основным инструментом для снижения геотехнической неопределенности и управления рисками. Планирование расследования: Выберите методы/локации, которые уменьшают неопределенность там, где это имеет наибольшее значение. Хорошо спланированное и выполненное исследование сайта предоставляет данные, необходимые для разработки надежных геотехнических моделей и проектных решений.

Признание и понимание этих рисков на ранней стадии позволяет инженерам более точно направлять проект, тем самым снижая вероятность дорогостоящих корректировок на последних этапах процесса проектирования и строительства.Неадекватное исследование участка является одним из наиболее распространенных источников геотехнических проблем и претензий.

Поэтапный подход к расследованию

Исследования на сайте обычно проводятся поэтапно, причем каждый этап основывается на предыдущем и постепенно уменьшает неопределенность:

Предварительное расследование

Предварительное геотехническое исследование является первым этапом в процессе. Он рассматривает геотехнические риски различных вариантов проекта и предлагает руководство по ним. Этот этап обычно включает в себя исследования рабочего стола, разведку участка и ограниченное поле исследования для разработки предварительного понимания условий участка.

Подробное расследование

На этапе детального исследования проводятся комплексные полевые и лабораторные испытания для характеристики состояния почвы и грунтовых вод. Свойства почвы измеряются путем лабораторных испытаний и испытаний на месте. На этом этапе предоставляются данные, необходимые для окончательного проектирования и планирования строительства.

Методы и методы расследования

Современное исследование сайта использует различные методы для характеристики недр:

• Скоринг и отбор проб: Методы бурения для получения образцов почвы для визуальной классификации и лабораторных испытаний
• Тестирование in-Situ: Стандартный тест на проникновение (SPT), тест на проникновение в конус (CPT), тест на сдвиг лопастей, тест на измеритель давления и другие методы, которые измеряют свойства почвы непосредственно в земле
• Геофизические методы: Сейсмическая рефракция, электрическое сопротивление, проникающий в землю радар и другие неинвазивные методы для характеристики подповерхностей
• Мониторинг грунтовых вод: Установка пьезометров и мониторинг скважин для измерения уровня и давления грунтовых вод
• Лабораторные испытания: Классификационные испытания, испытания на прочность, консолидирующие испытания и специализированные испытания для определения свойств почвы

Выбор методов расследования должен быть основан на оценке рисков, с акцентом на области, в которых существует наибольшая неопределенность или потенциальные последствия.

Разработка геотехнической модели

Данные исследования участка должны быть синтезированы в согласованную геотехническую модель, которая представляет недра.Когда геотехнический контекст был интерпретирован и собран в концептуальную модель, инженер делает первую оценку возможных и разумных инженерных решений в отношении текущей ситуации.

Геотехническая модель должна включать:

• Почвенная стратиграфия и границы слоев
• Классификация почвы и инженерные свойства для каждого слоя
• Условия и вариации грунтовых вод
• Геологические особенности и аномалии
• Пространственная изменчивость и неопределенность
• Геотехнические параметры для проектирования

Интеграция механики почв с управлением рисками

От свойств почвы до оценки рисков

Интеграция принципов почвенной механики с управлением рисками создает мощную основу для геотехнического проектирования. Почвенная механика является теоретическим костяком геотехнической инженерии. Понимая, как почвы ведут себя при различных нагрузках и условиях окружающей среды, инженеры могут прогнозировать потенциальные поселения или перемещения и проектные решения, которые смягчают сбой.

Эта интеграция включает:

• Использование теории механики почвы для прогнозирования поведения при различных сценариях нагрузки и окружающей среды
• Определение возможных режимов отказа на основе свойств почвы и требований проекта
• Оценка вероятности различных сценариев неудачи
• Оценка последствий потенциальных неудач
• Разработка стратегий смягчения последствий на основе понимания поведения почвы

Выявление режимов неудачи

Понимание механики почвы имеет важное значение для выявления потенциальных режимов отказа. Общие режимы геотехнических отказов включают:

• Неисправность дееспособности: Почва под фундаментом не может поддерживать применяемые нагрузки, что приводит к удару или общему отказу сдвига
• Чрезмерное урегулирование: Общее или дифференциальное урегулирование превышает допустимые пределы, вызывая структурные повреждения или проблемы с исправностью
• Нестабильность склона: Сдвига напряжения превышают прочность почвы, в результате оползней или отказов склона
• Отказ давления на дальнюю Землю: Удерживающие структуры выходят из строя из-за недостаточной устойчивости к боковым давлениям почвы
• Сжижение: Насыщенные рыхлые пески теряют прочность при сейсмическом встряхивании
• Расти и расширение: Расширенные почвы набухают при мокром мокром, вызывая подъемные силы
• Пипирование и эрозия: Неконтролируемая просачивание размывает частицы почвы, создавая пустоты и нестабильность
• Консолидация Поселение: Поселение, зависящее от времени, когда вода выжимается из мелкозернистых почв

Каждый режим отказа имеет связанные с почвой принципы механики, которые регулируют его возникновение и могут информировать об оценке риска.

Подходы к анализу и моделированию

Анализ и усилие; моделирование: Выберите подходящие инструменты - от ручных проверок до 3D-связанного анализа.Сложность анализа должна соответствовать уровню риска и требованиям проекта.

Методы анализа варьируются от простых до сложных:

• Расчеты рук: Классические уравнения несущей способности, расчетной и наклонной устойчивости для предварительной оценки
• Методы обеспечения равновесия сжатия: Анализ устойчивости слоупа с использованием метода срезов и других методов
• Анализ конечных элементов: Численное моделирование поведения стресс-деформации, консолидации и сложных геометрий
• Вероятностный анализ: моделирование Монте-Карло и методы надежности, которые учитывают неопределенность параметров
• Передовые учредительные модели: Сложные модели почвы, которые фиксируют сложное поведение, такое как смягчение деформации и анизотропия

Соответствие верности риску: электронные таблицы / методы скрининга рук; 2D / 3D FEM для деформации и постановки; специализированные инструменты для просачивания, стабильности и динамики.

Вероятностные подходы и количественная оценка неопределенности

В настоящее время инженеры-геотехники используют допустимый дизайн напряжений (WSD/ASD); дизайн факторов нагрузки и сопротивления (LRFD, США); дизайн предельных состояний (LSD, Канада); и дизайн частичных факторов (PFD, Европа, Австралия) для проектирования конструкций, которые имеют приемлемую вероятность отказа. Акцент делается прежде всего на перераспределении исходного глобального фактора безопасности на отдельные факторы нагрузки и сопротивления (или частичные факторы), где риск явно не определен. Эти типы полувероятностных кодов проектирования приводят к дилемме, когда инженеры-геотехники производят детерминированные конструкции на предположении, что риск контролируется, но затем оказываются в процессе строительства, пытаясь управлять изменчивостью и риском.

В последние несколько лет был разработан ряд вероятностных методов, в которых риск явно количественно определен. В частности, Хуанг и др. (2013) разработали количественную систему оценки риска, в которой сбои и последствия оцениваются явно с помощью моделирования Монте-Карло.

Авторы Фентон и Гриффитс представили инновационный метод оценки риска на основе надежности, метод случайных конечных элементов (RFEM). Авторы потратили более пятнадцати лет на разработку этого статистически обоснованного метода для моделирования реальной пространственной изменчивости почв и пород.

Стратегии снижения рисков

Иерархия контроля рисков

Снижение рисков следует за иерархией мер контроля, от наиболее до наименее эффективных:

• Избегание: Устранение риска полностью путем изменения местоположения проекта, выравнивания или конфигурации
• Сокращение: Снижение вероятности или последствий за счет модификации конструкции, улучшения грунта или изменения метода строительства
• Передача: Передача риска другой стороне посредством договорных соглашений или страхования
• Принятие: Принять остаточный риск с соответствующим планированием и мониторингом на случай непредвиденных обстоятельств

Стратегии управления рисками будут представлены от разработки простого реестра рисков с планами на случай непредвиденных обстоятельств до сложных методов оценки риска и уверенности в определенных прогнозах поведения на местах.

Улучшение почвы и стабилизация почвы

Методы благоустройства грунта могут смягчить многие геотехнические риски путем изменения свойств почвы. Например, если мягкая глина выявлена на строительной площадке, инженеры могут рекомендовать использовать конкретные решения фундамента, такие как глубокие фундаменты или методы стабилизации почвы, чтобы смягчить риск. Эта проактивная мера не только защищает целостность проекта, но и помогает в бюджетном планировании, предвидя потенциальные последствия затрат, связанные с этими геотехническими проблемами.

Общие методы улучшения почвы включают:

• Переосмысление: Динамическое уплотнение, вибросоставление или затирка уплотнения для увеличения плотности рыхлых почв
• Консолидация: Предварительная загрузка с доплатой и вертикальными стоками для ускорения расчетов перед строительством
• Усиление: Забивание грунта, геосинтетическая армация или каменные колонны для увеличения прочности и жесткости
• Химическая стабилизация: Известь, цемент или химическая затирка для повышения прочности и снижения проницаемости
• Дренаж: Системы обезвоживания или постоянный дренаж для контроля грунтовых вод и снижения давления пор
• Тепловые методы: Замораживание грунта для временного поддержания раскопок

Дизайнерские решения Foundation

Проектирование фундамента является основным средством управления геотехническим риском. Варианты включают:

• Медленные основания: Расширенные основания, матовые основания или комбинированные основания для компетентных грунтов вблизи поверхности
• Глубокие основания: Движимые сваи, сверленные шахты или микропилы для передачи нагрузок в более глубокие компетентные слои
• Гибридные системы: Комбинации мелкого и глубокого фундамента или улучшения грунта с обычными фундаментами

Выбор типа фундамента должен учитывать условия почвы, требования к погрузке, устойчивость к поселениям, строительные ограничения и экономическую эффективность.

Системы удержания Земли

Для проектов, связанных с раскопками или изменениями в степени, системы удержания земли управляют рисками, связанными с боковым давлением земли и стабильностью раскопок:

• Поддерживающие стены (гравитация, консоль, якорь)
• Стены из листовых свай
• Системы солдатской кучи и отставания
• Почвенные гвозди стен
• Механически стабилизированные стены земли (MSE)
• Системы Braced Excuption

Каждая система имеет преимущества и ограничения в зависимости от условий участка, глубины раскопок, ограничений пространства и условий грунтовых вод.

Выбор метода строительства

Методы строительства могут существенно влиять на геотехнический риск.

• Методы раскопки и последовательность
• Обезвоживание и контроль над подземными водами
• Методы установки кулака (управляемый против бурового)
• Вибрационный контроль для чувствительных смежных структур
• Временные системы поддержки
• Контроль качества и проверка

Метод строительства должен быть выбран для минимизации риска при сохранении экономической эффективности и требований к графику.

Метод наблюдения

Принципы наблюдательного метода

Геотехническое управление рисками при строительстве часто осуществляется с помощью наблюдательного метода наряду с опытом и инженерным суждением.Теорема Байеса обеспечивает теоретическую основу для обновления прогнозов на основе данных мониторинга.

Метод наблюдения представляет собой подход к управлению рисками, который признает неопределенность в геотехнических прогнозах и использует мониторинг во время строительства для проверки допущений и запуска чрезвычайных мер, если это необходимо. Метод наблюдения снижает остаточный риск путем сравнения прогнозов с измерениями и реализации заранее запланированных ответов. Определить уровни триггера для давления движения и пор и дать команде возможность действовать.

Ключевые элементы наблюдательного метода

Успешное внедрение метода наблюдения требует:

• Допустимые пределы: Четко определенные критерии производительности и триггерные уровни
• Степень поведения: Прогнозирование наиболее вероятных и разумно прогнозируемых наихудших условий
• План мониторинга: Программа приборостроения и наблюдения для выявления фактического поведения
• Планы действий на случай непредвиденных обстоятельств: Предплановые изменения, если поведение приближается к пределам
• Время реагирования: Достаточное время между наблюдением и осуществлением чрезвычайных мер

Приборы и контроль

Измерения: Инклинометры, пьезометры, расчетные плиты и автоматизированный контроль съемки. Планы действий: Если триггеры превышают пороги, медленные раскопки, регулировка обезвоживания, добавление стойки/якоря или изменение постановки.

Общие геотехнические приборы включают в себя:

• Мониторинг поселений: Точки обзора, таблички поселений, экстенсомеры
• Латеральное движение: Инклинометры, наклонные метры, оптические цели
• Пьезометры: Пьезометры (труба, пневматический, вибрирующий провод)
• Давление на Земле: Давление на клетки для измерения давления почвы и воды
• Структурные нагрузки: Нагрузочные элементы и тензодатчики на структурные элементы
• Мониторинг трещин: Расскажи и растрескивающие датчики для смежных структур

Современные системы мониторинга часто включают автоматическое получение данных и оповещения в режиме реального времени при приближении уровней триггеров.

Коммуникация с рисками и управление заинтересованными сторонами

Важность коммуникации

Для этого процесса необходимо наладить хорошую связь между клиентом, проектировщиком и подрядчиком. Когда все стороны открыто работают над проектом, существует большая вероятность того, что любые риски будут выявлены и рассмотрены достаточно рано, чтобы предложить решения или разработать планы действий в чрезвычайных ситуациях.

Эффективная коммуникация по рискам обеспечивает понимание всеми заинтересованными сторонами геотехнических рисков, мер по смягчению последствий и их обязанностей. Плохая коммуникация является общим источником споров и претензий по геотехническим проектам.

Геотехническая отчетность

Геотехнические отчеты являются основным средством сообщения условий, рисков и рекомендаций на объекте. Геотехнический отчет является основным отчетом о геотехнической интерпретации для более крупных проектов и включает в себя подробную информацию обо всех исследованиях, проведенных вместе с проектированием геотехнических структур. Доклад основывается на первоначальном отчете и обновляет Реестр геотехнических рисков с любыми новыми рисками, выявленными вместе с любыми мерами по смягчению последствий.

Комплексные геотехнические отчеты должны включать:

• Описание проекта и цели
• Условия на сайте и профиль подповерхностей
• Результаты полевых и лабораторных испытаний
• Инженерный анализ и рекомендации по проектированию
• Оценка рисков и стратегии смягчения последствий
• Соображения в отношении строительства и требования к мониторингу
• Ограничения и предположения

Распределение контрактных рисков

Контрактные документы играют важнейшую роль в распределении геотехнического риска между сторонами проекта. В тендерных документах говорится, что приемлемы как приводные, так и скученные сваи и что подвал должен быть водонепроницаемым и выдерживать давление подъема, соответствующее максимально ожидаемому уровню прилегающего потока. Фаза тендера касается подготовки подрядной фирмой конкурсной заявки, подлежащей представлению клиенту. Управление рисками имеет важное значение на этом этапе, поскольку подрядчику необходимо определить и оценить основные риски в проекте для разработки технически подходящей конструкции и исполнения, что также составляет конкурсную заявку.

Общие договорные подходы к геотехническому риску включают:

• Различные условия сайта Положения о справедливой корректировке, если условия существенно отличаются от указанных
• Геотехнические базовые отчеты: Договорное определение предполагаемых наземных условий
• Поставка проекта-стройки: Передача проектного и строительного риска одной организации
• Партнерские соглашения: Совместные подходы к совместному использованию рисков и вознаграждению