• 再議2018年上午注冊巖土考試第15題

    2020-06-11 18:51  來源:巖土網  閱讀:3071
    筆者的一篇討論2018年一道破裂角計算考題的文章【1】在《巖土網》發表后,有人發文提出質疑(同時被其質疑的還有李廣信先生的相同議題的文章【2】)。

    筆者的一篇討論2018年一道破裂角計算考題的文章1在《巖土網》發表后,有人發文提出質疑(同時被其質疑的還有李廣信先生的相同議題的文章2)。

    質疑人認為:根據國標《邊坡規范》20133.2.3條,坡頂無荷載的邊坡的破裂角,對斜面土質邊坡,可?。?/span>β+φ/2β為坡面與水平面的夾角,φ為土的內摩擦角),故破裂角應是31°,因此,答案為 (A)30° 、(B)33°、(C)36° 、(D)39°四個選項中的A。

    質疑人認為:筆者把簡單問題復雜化,該考題“僅是一個破裂角的規定的問題”,“與有無擋土墻,土壓力大小無關”,“無需考慮其他問題”。

    質疑人認為:筆者把簡單問題復雜化有下列原因:“(1編制參考資料的輔導機構考試對規范和原理并未十分吃透(注:這里是講《人民交通出版社》出版的《注冊巖土工程師執業資格考試專業考試歷年真題詳解(案例)》一書),在解答過程中強行的將一個破裂角的規定問題采用土壓力問題和邊坡問題去求解。(2)不敢相信命題者會出一個計算過程如此簡單的問題給考生。(3)兩位教授可能因為沒有細看規范細節,想到從基本原理去求解,另一方面又受到市面上已有參考答案的干擾,將邊坡破壞時的平面破裂角問題的規定拋開了,直接去求解邊坡問題和擋土墻的土壓力問題?!?/span>

    筆者對質疑回應如下:

    1.用國標《邊坡規范》2013版第3.2.3條算得該考題的破裂角為31°(最接近四個選項中的A),用該標準6.2.10條算得破裂角為32.785°(最接近四個選項中的B)。這種情況只能說明國標《邊坡規范》2013版在土質邊坡破裂角計算的規定上是自相矛盾的,完全不能說明:答題者不能用6.2.10條計算破裂角,筆者不能對用第6.2.10條解答該考題的情況進行分析。

    2.國標《邊坡規范》2013版采用主動土壓力概念計算作用在邊坡支護結構上的巖土荷載。在這種情況下,該標準中的邊坡破裂角無論出現在哪個條文中,都是在擋墻提供的土壓力反力作用下邊坡土體處于主動極限平衡狀態時的平面滑面之傾角。對該考題,該標準第3.2.3條、第6.2.10條均可用,但在執行該標準第3.2.3條、第6.2.10條會得出不同結果的情況下,答題者必然要思考選擇哪一條規定更合適(需要做出這種奇怪的選擇是由該標準自相矛盾和命題者忽視該標準自相矛盾強加給答題人的)。由于下列兩個原因,一些細心的答題人會認為考題中的破裂角更適合用第6.2.10條進行計算:

    1)將考題國標《邊坡規范》2013版第3.2.3條、第6.2.10條三者中與破裂角有關的用語做比較,會發現考題中的用語“邊坡破壞時的平面破裂角”與3.2.3條中的用語“邊坡的破裂角”有所不同而與第6.2.10條用語“邊坡破壞時的平面破裂角”完全相同。雖然“邊坡破壞時的平面破裂角”與“邊坡的破裂角”意思相當,但因“破裂角”一詞本身就代表平面破壞,不存在未破裂或破裂面非平面的破裂角,“邊坡破壞時的平面破裂角”一語顯然相對于“邊坡的破裂角”一語更不規范。命題人放著“邊坡的破裂角”一語不用而去用多出五個字、更不規范的“邊坡破壞時的平面破裂角”一語,一些細心的答題人自然會將此理解為命題人提示要用該標準6.2.10條答題。

    2)破裂角不是孤立存在的,它與主動和被動土壓力公式相伴而生,一定的主動和被動土壓力公式對應著一定的破裂角公式,破裂角公式的適用范圍與主動和被動巖土壓力公式的適用范圍相同,不存在沒有主動和被動土壓力的破裂角。由土力學可知,在均質、無地下水、無附加荷載的條件下,與(合力大于0的)主動土壓力對應的破裂角包括(但不止于)下列幾種情況:

    a.墻背直立光滑、土體表面水平時,破裂角為45°+φ/2(相應主動土壓力公式為朗金公式,當土體粘聚力為0時,相應主動土壓力公式也為庫倫公式在墻背直立光滑、土體表面水平時的特例)。

    b.墻背傾斜光滑、土體無粘聚力且表面水平時,破裂角為(α'+φ)/2α'為坡角)(相應主動土壓力公式為庫倫公式在墻背光滑且表面水平時的特例)。

    c.墻背傾斜不光滑、土體無粘聚力且表面為斜平面時,破裂角為

     (1)        1

     (2)        2

        式中,β為巖土體表面傾角;α1為墻背與豎直面的夾角,墻背俯斜時為正,仰斜時為負;δ為墻背摩擦角(相應主動土壓力公式為庫倫公式)。

    d.墻背直立不光滑、土體無粘聚力且表面水平時,破裂角按(1)式計算,不等于45°+φ/2(相應主動土壓力公式為庫倫公式在墻背直立且表面水平時的特例)。

    比較可知,國標《邊坡規范》2013版第6.2.10條關于破裂角計算的規定是與主動土壓力公式完全對應的,用該標準6.2.10-3式計算的破裂角就是該標準主動土壓力計算公式(6.2.10-1式)中的破裂角,該標準3.2.3條關于破裂角計算的規定是與主動土壓力公式不完全對應的。

    退一步說,國標《邊坡規范》2013版第6.2.10條關于破裂角計算的規定是與主動土壓力公式完全對應的,該標準3.2.3條關于破裂角計算的規定是否與主動土壓力公式完全對應因未與主動土壓力公式相伴而未知。

    在這種情況下,一些細心的答題人自然會覺得用該標準6.2.10條答題更可靠。

    因此,筆者對用第6.2.10條解答該考題的情況進行分析不是把簡單問題復雜化。

    3.單從國標《邊坡規范》20133.2.3條的內容來看,破裂角是與主動土壓力無關的,但是,(1)如筆者上述第2點回應開頭已經指出的那樣,無論是從土力學角度來理解還是從該標準用主動土壓力概念計算邊坡支護結構巖土荷載角度來理解,破裂角本來就是與主動土壓力相伴而生的,主動土壓力為負值時不可能有平面破裂面;(2)該標準第3.2.3條提供的破裂角確定方法雖與主動土壓力不完全對應,但對直立土質邊坡取45°+φ/2,對斜面土質邊坡?。?/span>β+φ/2的規定還是來自主動土壓力理論(前者來自朗金理論,后者來自庫倫理論),只是沒有正確地引用這些理論。(3)如果該標準第3.2.3條中的破裂角真與主動土壓力無關,不是土壓力理論中的破裂面傾角(當然這樣做本身是不對的,一部標準不應有兩個不同的破裂角概念),而是邊坡潛在滑面簡化為平面時的傾角,那么這個傾角應該與邊坡穩定安全系數有關(即:穩定安全系數取值越大,這個傾角越?。┒皇桥c穩定安全系數無關。與穩定安全系數無關的破裂面傾角只能在穩定安全系數固定不變且為1的情況下出現。

    4.因筆者對用第6.2.10條解答該考題的情況進行分析不是把簡單問題復雜化,所以,筆者這樣做并沒有質疑人列出的上述三個原因。實際上,筆者沒有見過質疑人提到的那本書,也沒有見過“市面上已有參考答案”,無法受到這些因素的影響;“不敢相信命題者會出一個計算過程如此簡單的問題給考生”也不會是一個影響因素,因為用第6.2.10條計算破裂角也不復雜;“沒有細看規范細節”就更不是一個影響因素了,因為拙著2已經指出國標《邊坡規范》2013版存在200多個自相矛盾之處,其中與質疑人認為筆者漏看了的第3.2.3條相關的有8處。

    5.根據筆者上述第2點回應可知,用該標準3.2.3條解答該考題同樣存在主動土壓力合力為負值時要求計算破裂角的怪事,只是第6.2.10條破裂角計算因主動土壓力方向錯誤而錯誤的情況變成了第3.2.3條破裂角計算因與主動土壓力計算不完全對應而錯誤的情況。

    6.該考題存在四個層次的錯誤,從低到高依次是:

    1主動土壓力合力為負值時,要求計算破裂角。

    2)答題執行的標準有兩個可用但矛盾的條文(即第3.2.3條和第6.2.10條),使得主動土壓力合力為正值(這可通過增大坡高和坡率、減小土體強度參數來實現)時破裂角計算結果也有AB兩個選項。

    3)答題執行的標準兩個可用的條文均是錯誤的(第3.2.3條破裂角計算因與主動土壓力計算不對應而錯誤,第6.2.10條破裂角計算因主動土壓力方向錯誤而錯誤),使得主動土壓力合力為正值時,無論選擇哪個條文,破裂角計算結果都是錯誤的。

    4)答題執行的標準用主動土壓力概念進行邊坡支護結構巖土荷載計算的思路是錯誤的(拙著3對此有詳細論述,筆者在本網發表的文章1也針對該考題進行了論述),使得主動土壓力合力為正值時,即使對該標準相關破裂角計算條文的錯誤進行改正,破裂角計算結果也是錯誤的(連破裂角概念都不應存在)。

    上述四個層次的錯誤中,前一個是命題者的錯誤,后三個是國標《邊坡規范》2013版的錯誤。

    順便指出兩點:

    1)在土力學中,破裂角是土中一點發生破壞時破裂面與大主應力作用面的夾角,在國標《邊坡規范》2013版中破裂角則是破裂面傾角,因大主應力作用面可以有無數個方向,遠遠不限于水平面,故國標《邊坡規范》2013版中的破裂角概念完全改變了土力學中破裂角的含義。其實,“破裂面傾角”只比“破裂角”多兩個字,為省卻兩個字而亂了土力學中的概念是不必要的。

    2在該考題未明確題中邊坡是現實存在的土質裸坡的情況下,不宜僅僅將其視為現實存在的土質裸坡。該邊坡可以是現實存在的土質裸坡、現實存在但擬支護的土質邊坡、擬按題中坡高坡角開挖形成的土質邊坡、擬按題中坡高坡角開挖形成并擬支護的土質邊坡中的任何一種。它們都是邊坡,都在邊坡工程勘察設計中特別是邊坡穩定性評價和邊坡支護結構巖土荷載計算環節經常遇到,其穩定系數既可以大于或等于1也可以小于1(包括遠遠小于1)。

    參考文獻:

    1】方玉樹.2018年的一道平面破裂角計算考題之我見.巖土網,2020.3.9.

    2】李廣信.對另一道2018年考題的討論.巖土網,2019.2.12.

    3】方玉樹.《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330-2013)修改建議.重慶:重慶出版社,2020.

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    全部評論(1)

    • cy3143發表于 07月12日 12:32陳振全
    • 根據國標《邊坡規范》2013版第3.2.3條,坡頂無荷載的邊坡的破裂角,對斜面土質邊坡,可?。é?φ)/2(β為坡面與水平面的夾角,φ為土的內摩擦角)
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    方玉樹

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