工程实践中的 岩土工程安全度问题 （岩土工程师继续教育讲座） (下) 同济大学 高大钊 工程实践中的 岩土工程安全度问题 （岩土工程师继续教育讲座） (下) 同济大学 高大钊
三.在工程施工和运营过程中，安全度的实现
岩土工程设计提供了工程必需的安全度控制，使工程的安全度符合技术和经济的要求，满足设计规范的有关技术规定。 但设计所控制的安全度能否真正实现，关键还在施工和使用过程中，特别的施工阶段，更是实现安全度控制的关键。 通常的工程事故，源于设计阶段安全度控制不足的案例也有，但比较少；较多的事故案例是施工阶段没有能实现设计所期望的安全度。
在施工阶段安全度的实现 设计时对工程安全度的控制，仅仅是在设计计算的层面进行，设计的结果反映了工程师对安全控制的期望和措施，但能否实现，完全取决于施工和运营阶段能否严格按照设计所依据的工况进行施工和运营期间的使用。如果不能按照设计要求施工和运营，那么设计对工程安全度的控制就会落空。
施工阶段对工程安全度的实现是关键性的，许多工程事故产生的原因，特别是重大事故产生的原因，大多在施工阶段。 施工阶段实现设计的安全度控制，必须按照设计计算的工况施工。 从设计人员来说，计算的控制工况要考虑到施工的要求和方便施工，但一旦设计确定了方案，施工方面只能按照设计计算的工况去实施，违背了这一原则，或早或晚总要出事故，特别是重大事故。
设计时，设计人员应充分考虑施工条件，根据工艺和施工方法的要求，方案尽可能方便施工，为施工创造条件，而施工人员应充分尊重设计人员的意图，严格按照设计图纸实施。 特别在基坑工程中，设计的要求和施工的的方便之间经常存在矛盾，如何处理好设计与施工的关系，需要双方的努力。
考虑方便施工的设计案例
三围檩二支撑的钢筋混凝土内支撑体系 化解内支撑与施工干扰的方案 主体结构： 建筑面积213,376m2； 基坑尺寸： 基坑面积13万m2，开挖深度12.5m，局部14.25m； 支撑尺寸： 两道钢筋混凝土内支撑，第2道支撑与两道围檩连接 ； 比较造价： 与3道支撑方案相比，节省造价803万元；
挖土速度： 16万土方，用88天完成，平均每天2500 m3，最高每天4500m3，与3道支撑方案相比缩短挖土工期5个月。 支撑竖向布置方案既要满足围护结构变形和强度的要求，间距不能太大；但必须便于机械化施工，为了满足汽车在支撑上通行的净空要求，需要加大支撑竖向间距。将一道支撑支承在两道围檩上，既加大支撑的竖向间距，又不改变围护结构的计算支点间距，本例是一个创造，改变了支撑布置的固有格局。
岩土工程一般是隐蔽工程，工程质量的控制更需要施工单位的岩土工程师加强责任感，提高技术水平，不要犯低级的错误。 从我国近年来重大工程事故发生的频率、后果的严重性和事故的原因来看，值得我们总结经验教训，以杜绝重大事故。 施工中工程安全度的失控原因，从现象上看，是偷工减料，赶进度，但从技术上看却是技术人员缺乏最起码的安全度控制的知识，缺乏实现设计安全度的意识。
在事故频发的深基坑工程领域中，存在着超挖－不按设计验算的工况挖土和及时支撑、该加固被动区的不加固、挖出的土乱弃土以及违背先地下、后地上施工的原则。 这些一直都是基坑工程施工中的顽症，是许多重大工程事故的主要原因。
设计是根据各个工况分别进行计算，然后按照包络图的轴力、弯矩、剪力设计围护结构和支撑。 一旦超挖，围护结构所承受的内力就远远超过设计计算的数值，安全度就急剧降低。 什么是设计工况？
工况1 工况2 工况3 工况4 工况5 工况6
不按照设计工况施工的案例
前面介绍的这个深基坑工程的事故中，由于设计表达式两边不匹配，设计安全度的不足已经使基坑的围护结构处于病态工作，而施工的超挖更使这个深基坑工程雪上加霜，一场重大工程事故终于不可避免地发生了。 从下面的照片中可以看出超挖的严重程度，如此严重的超挖，不出事故才怪呢？
从这个断面来看，设计考虑了坑底注浆以加强被动区的抗力，但施工时却没有按照设计要求去做，没有在被动区注浆，被动抗力不足，设计时赖以维持围护结构平衡的被动抗力缺失了。
与超挖一样，设计时考虑了的坑底加固部位的抗力，但实际没有加固，被动抗力不复存在，于是本来可以稳定的围护结构失去了支承条件，围护结构就不可避免地倾覆了。 从安全度的构成来看，超挖是从加大设计表达式中的作用项来降低安全度，而坑底加固的缺失，降低了被动区的抗力，降低了设计表达式中的抗力来降低安全度。
如果在同一个基坑中，既不加固被动区而又超挖，在设计表达式两边，抗力降低而作用又增大，安全度就急剧降低。 许多工程事故有惊人的相似之处，在10年前、20年前发生过的事故，现在还在一再发生，这不得不使人感到没有真正发挥“前车之鉴”的作用。在工程技术人员中进行工程事故的剖析教育是何等重要。
最近一次重大的基坑事故，究其主要原因，仍不外乎超挖和没有坑底加固这两项顽症。 这是一个四道支撑的深基坑，开挖深度为16m，由于施工超挖，第四道支撑没有及时支撑。经反算，由于没有第四道支撑的作用，致使第三道支撑的轴力增加了43％～47％，地下连续墙的弯矩增加了37％～51％，剪力增加了38％～40％。
除了上述超挖和坑底被动抗力的缺失之外，基坑工程施工的第三个顽症就是乱弃土。尽管，在基坑设计中，对基坑周围的地面荷载也作了规定，设计考虑了一定数量的地面荷载所产生的土压力，留有一定的裕度，但施工也经常在基坑周边堆放超过规定的重物，包括建筑材料和弃土。由于坑边超载而产生的围护结构过大变形，甚至基坑破坏的事故时有发生，直到最近挤到了一幢小高层。
对于重大工程事故，除了责任查处和经济理赔之外，在技术上展开充分的讨论，分析事故产生的力学机理，从保证实现设计安全度控制的角度进行技术上的总结，发挥反面教材的作用，是岩土工程界值得重视的一件工作，也应该是岩土工程师继续教育的重要内容。 对于这一工程事故，需要根据现场检测的资料，抽象出体系破坏的力学模型，进行事故的机理分析。
在软土地区，地面堆载究竟能产生多大的水平推力和多大的水平位移？事故现场的资料当然是最直接的，如果不充分，可以借鉴其他的资料佐证，进行工程类比分析，这也是岩土工程师很常用和很有效的分析思考工程问题的方法。 地面堆载对相邻建筑物变形的影响和地基稳定性分析的数据是非常宝贵的资料。可以有助于思考和分析，要学会借鉴、分析与思考。
堆土成功的经验 钢渣堆场,面积170m200m,高40m，荷载800kPa, 时间2 ~ 3年，沉降5 ~ 6 m
事故的教训 南山的滑坡（加载） 填方太快，不设排水措施 上游引水工程（卸载） 挖方太深 坡度1 ：3 长基坑的端头滑坡（卸载） -端头无支撑
借鉴堆载试验的资料 试验荷载 kPa 平均沉降 mm 安全系数 60 93 3.90 90 253 2.60 120 444 1.97 150 606 1.57 堆载面积22m30m，不排水强度31kPa 在150kPa荷载作用下，离堆载边缘外0.7m，地面下7m处的实测水平位移810mm，水平位移与竖直位移之比为1.34
运营时的安全度保证
在建筑物的运营阶段，仍然存在施工时已经实现的工程安全度能否得以继续保持的问题。特别是对活荷载占的比例比较大的工业建筑物，如果在建筑物使用过程中，没有按照设计计算所控制的要求加载，工程的设计安全度控制就得不到保证，轻者出现建筑物的开裂和损坏，重者发生重大的工程事故。例如工业车间室内外地坪的大面积堆料，车库、油罐使用时的加料速度控制不当，都会引发工程事故。
著名的加拿大特朗斯康谷仓，设计时没有进行勘察，建成后使用时发生地基失稳倾倒的事故。 吴泾焦化厂配煤房则是我国的著名一项工程事故，它的典型性在于深刻地揭示了加载速率对地基稳定性的重要影响，同时，它又成功地采用技术措施纠倾成功。
加拿大特朗斯康谷倉
加拿大特朗斯康谷倉长59.44m，宽23.47m，高31.00m，容积36368m3。 谷倉的基础为钢筋混凝土筏基，厚61cm，埋置深度3.66m。 谷倉于1911年开始施工，1913年秋竣工。 谷倉自重20000t，相当于装满谷物后满载重量的42.5％。1913年9月起，往谷倉装谷物，10月当谷倉装了31822m3时，发现1小时内沉降达30.5cm。谷倉向西倾斜，并在24小时内倾倒，但谷倉结构没有损坏。
对谷倉地基没有事先进行取土试验，根据相邻项目的资料，计算承载力为352kPa。 谷倉的地基由厚3m的近代沉积黏土、12.2m厚的冰河沉积的黏土和3m厚的老黏土组成。 谷倉倒塌40年后，1952年，加拿大国家研究委员会建筑研究部会同Peck教授，取土补做了试验，粘土层的含水量随深度增加，从40％增加到60％，无侧限抗压强度从118.4kPa减少到70.0kPa。
平均液限105％，塑限70%，塑性指数70。 用浅层的无侧限抗压强度118.4kPa， 按太沙基公式计算地基极限承载力为 59.2×5.71＝338kPa 根据荷载资料，总荷载47058.8 t，其中谷物的重量为27058.8 t。基底总压力为337.3kPa。 结构自重的基底压力为143.36kPa，活荷载的基底压力为193.96kPa。
估算安全系数的结果 谷倉自重的安全系数 338/143.36=2.36 谷倉加载后的安全系数 338/337.32=1.002 工程处于极限状态。
工业构筑物的过大倾斜 一座30m高的筒仓 最大沉降速率达到每昼夜45mm！！ 15天内倾斜从2.7 ‰ 发展到14.1‰ 2 年倾斜达到24 ‰ 会不会成为第二个加拿大谷仓？？
焦化厂配煤房
基本数据 47.5m10.8m筏形基础 5个直径8m、高31m的储煤斗 基础埋置深度1.5m 构筑物自重压力76kPa 抗剪强度指标：
焦化厂配煤房倾斜事故 结构完工后3个月 平均沉降47mm，沉降速率0.5mm/d 倾斜2.7 ‰，还比较正常 完工后6个月投产 5天装煤215吨 加煤停止时沉降速率8～10mm/d； 第4天，27～45mm/d，加速沉降，危险！
沉降的发展
沉降速率的变化
倾斜的急剧发展与纠倾时的回倾
荷载与地基承载力 地基极限承载力： 按固结快剪指标为202kPa 按不固结不排水剪指标为135kPa 建筑物恒载38000kN，产生基底压力76kPa， 装煤21500kN，产生基底压力44kPa 活载与恒载之比0.57 基底总压力120kPa
安全度分析 荷载 承载力 恒载压力 76kPa 活载压力 44kPa 总压力 120kPa 固结不排水 202kPa 2.66 1.68 不排水剪 135kPa 1.13 如果不快速加煤，安全系数1.68；实际快速加煤，故安全系数低于1.68；不考虑施工期的排水固结，安全系数1.13；而实际安全系数介于1.13~1.68之间
变形分析 加煤2年后，平均沉降630mm 堆放钢锭纠倾以后沉降达846mm，推算最终沉降量为1150mm 按压缩层厚度16.7m，平均模量2MPa计算，得最终沉降量689mm， 两者之比为1.67 估计发生了侧向挤出，但没有实测水平位移的数据验证
借鉴堆载试验的资料 试验荷载 kPa 平均沉降 mm 安全系数 60 93 3.90 90 253 2.60 120 444 1.97 150 606 1.57 堆载面积22m30m，不排水强度31kPa 在150kPa荷载作用下，离堆载边缘外0.7m，地面下7m处的实测水平位移810mm，水平位移与竖直位移之比为1.34
由于施工阶段对实现设计安全度控制是关键性的，因此，设计单位的岩土工程师与施工单位的岩土工程师之间的协调与互动就显得特别重要。 施工单位的岩土工程师需要对施工方案是否影响设计安全度的实现，进行必要的计算与分析，这是从技术上防止工程事故的必要措施。 在建筑物运营阶段，监测和控制对安全度的保证也是十分重要的措施。
四.岩土工程的风险评估 可靠度设计方法是概率方法应用于工程设计而形成的一种设计方法； 概率方法在岩土工程中有非常广泛的应用，可靠度设计仅是其中之一； 概率方法提供一种系统的、定量的方法去估计岩土工程师所遇到的不确定性，而不是去取代传统的确定性的设计方法；
Casagrande提出的概念 卡萨格兰特早在1965年提出了岩土工程中的calculated risk（计算风险）概念： 根据经验和判断，用不完备的知识来估计在解决问题时考虑的数据的可能范围； 对一定的安全储备或风险率的决策，引入经济因素和失效所引起的损失。
Peck的说法 岩土工程发展为两个方面，一部分依然是传统的问题，而另一部分如地震、自然坡稳定、环境岩土工程和海洋工程等。在这些领域中，工程师们需要更新的、更严格的可靠度的评价，这就需要不同的方法，我们相信概率方法在这些领域中很快地发展。这些领域中的工程师很快地接受这种方法是毫不奇怪的，概率方法向传统领域发展也是毫不奇怪的。
由于岩土工程师是在信息不完备的条件下进行判断和决策。 因此所采取的工程措施与实际可能发生的事件可能存在着不一致性，这就存在着风险。 所以，在岩土工程中，不论是设计、施工都存在一定的风险，需要进行风险评估。 将风险限制在人们可以接受的范围内。
例如，边坡的坡度该取多少为好？坡度平坦，安全度高，但工程费用大；坡度取陡一些，费用就可以小一些，但安全度低。用确定性的方法来分析，采用规范规定的安全系数设计，按定值设计的思维方法，认为肯定是安全的。但一场暴雨，可能冲垮了边坡，造成了铁路中断，损失惨重。于是，查工程质量是否存在问题，是否收取了回扣，查谁的责任，处理了责任人，今后是否就不会发生这类事故呢？
为了规避责任，说成是自然灾害，那也对，发生了几十年一遇的暴雨，那不是自然灾害？这样都没有责任了，但这种事故还在不断的出现，需要换个思维方式来看。 工程师对于发生暴雨的可能性，掌握不够、暴雨与滑坡的关系认识不充分，认为按照规范做了就肯定安全了，其实他设计的边坡不可能是100％安全的，总存在着一定的失效概率。你对暴雨的资料、暴雨的作用掌握充分一些，失效的风险可能小一些，但风险总是存在的。
如何估计这种风险？风险就与可能失效的概率有关，是一种概率的估计，因此需要用概率方法，对你的决策风险进行评估。 你设计的边坡比较陡一些，造价是节省了，但一旦发生滑坡，造成铁路中断，造成更大的经济损失；如果平坦一些。造价是贵一些，但失效概率小了，风险损失就小了。因此，应该进行考虑风险损失的技术经济比较，选择最佳的方案。这就需要应用概率方法来分析。
香港滑坡的风险评估与风险管理 香港多山，建筑物密集，是滑坡事故多发的地区，1940年代以来，已有470人在滑坡事故中丧生。1970年代，香港经历了多次大滑坡。1972年6月，九龙山一个住宅开发区路堤的坍塌吞没了一座住所，死亡71人，几个小时以后，香港岛中区宝珊道一个开挖面垮塌，带动了上面的山坡下滑毁坏了一座13层高层建筑，死亡67人；1976年8月上述开发区又发生路堤的破坏引起18人死亡。
滑坡的照片
鉴于滑坡事故的严重性，香港在1977年成立了管理机构“Geotechnical Control Office”,1991年改为“Geotechnical Engineering Office”负责香港的边坡安全控制和岩土工程的管理。 三十年来，香港地区滑坡的风险评估与风险管理取得了显著的成绩，成为国际上概率方法实际应用的典范。 在硬件上实现全方位的监控，包括用GIS监测滑坡的变形发展过程和中心远程控制。
采用Quantified Risk Analysis(QRA)方法对香港全境的边坡进行监测、分析、治理，成为滑坡风险管理的一种有效工具。 风险管理从原则上需要回答这三个问题： 1.多大的安全度是足够安全的？ 2.投入力量和资金的可接受水平是什么？ 3.如何量度投入的力量与资金的有效性？ 采取边坡风险管理以后，香港每年发生滑坡的频数急剧降低。
滑坡年发生频率的直方图
风险管理流程图
什么是滑坡风险与滑坡风险分析？ 滑坡风险是对于具有危害性的（对建筑物、公共设施的损坏与经济损失）滑坡灾害发生的定量尺度，滑坡风险用边坡的失效概率与灾害后果（经济损失）的乘积来定量表示。 滑坡风险分析是对滑坡灾害后果的评估与风险的估计。
香港在定量风险管理的应用以及将风险引入并改造了传统的边坡分析方法方面处于领先地位。这是由于下列的原因： 1.在香港的这种热带地区，降雨特征、风化岩地层中的地质条件与地下水条件都存在相当可观的不确定性。 2.事实说明了，即使按照岩土工程技术标准的要求采取了工程措施的边坡仍然具有相当高的破坏可能性。
3. 基于风险的方法可以借助于较小边坡反算的先期经验，发展优化的目标。 4. 基于风险的方法可以大大简化滑坡风险与公共政策之间的联系。
什么样的特定场地需要滑坡管理？下面的一些场合需要以风险为基础的评估方法以补充或代替传统的确定性方法： 1.边坡的稳定性能借助于安全储备的保证而得到控制，但需要估计风险和确定安全储备范围的不确定性。 2.虽然边坡的稳定性能借助于安全系数得到控制，但可能发生的破坏（概率）还需要考虑，特别是破坏后果严重的情况。
3.控制边坡的稳定性是不实际的（无效的），滑坡风险已经可以用其他方法控制，例如采取措施减轻破坏的后果。 4.潜在的滑坡灾害是已经知道的，但其风险需要评估，以确定降低风险的要求与优化方案。 5.对潜在的滑坡灾害性质及它们可能的后果并不完全知道，需要鉴定灾害和评估其风险。
风险分析需要回答的问题 1.什么原因引起灾害？（灾害的鉴别） 2.多久会发生？（灾害频率估计） 3.什么样的损失？可能性多大？破坏程度如何？（灾害后果的估计） 4.危险性的似然率是多少？（风险的定量计算） 5.重要性如何？（风险的评价） 6.该怎么做？（风险管理）
在风险评估中概率分析的应用 岩土工程分析中不确定性的来源： 1. 参数的不确定性 2. 模型的不确定性 3. 人为因素的不确定性
香港风险评估中所用的概率分析方法： 古典的可靠度分析方法 Monte Carlo模拟方法 Bayesian估计方法 考虑岩土性质的空间变异性 能考虑空间相关与局部平均效应的随机有限元计算方法 GCO提出的边坡工程的岩土工程指南中，对高风险的边坡采用高的安全系数，对低风险的边坡允许低的安全系数。
分析技术的发展 1. 人工边坡的滑动分析 2. 对自然岩坡滑坡的分析 3. 自然山坡滑坡与暴雨的相关性分析 4. 确定可接受的风险界限
人工边坡的滑动分析 研究迁移角与滑坡体积的关系 随着滑坡体积的增大，迁移角趋于平缓。 迁移角的概念比较简单，而且它能直接反映滑动体的影响区域，相似于滑动过程中能量损失率，也综合了坡降的影响。
人工边坡的滑动分析
对自然岩坡滑坡的分析 泥石流的监测和分析采用GIS平台的三维模型，能计算出泥石流的位置、速度和厚度，迁移角和迁移距离的散点图见下图。 采用Voellmy流变模型，对60个泥石流观测资料进行了反分析，输入参数为表观摩擦角和紊流系数（m/s2）。
泥石流滑动资料
自然山坡滑坡与暴雨的相关性 香港有降雨观测的网络，110个雨量计，用无线技术将信息输送到中心，积累了20年的数据。 得到了滑坡密度（平方公里的滑坡数量）与归一化的单次暴雨量（24小时的雨量与年平均雨量之比）的相关性。
相关性分析的结果
可接受的风险界限 这方面的先例很少，参考了欧洲、澳洲和加拿大关于其他领域的风险标准，对于自然坡的滑坡和巨石的坠落制定了过渡性的风险界限，包括个人的风险和社会的风险两个方面。 个人风险界限应用于在滑坡灾害中最易伤害的年死亡概率，而社会风险则用于影响社会的总风险。
可接受的个人风险界限 由岩坡的滑坡与巨石坠落所引起的社会风险界限
定量风险分析应用的案例 定量风险分析的应用分为全局的和特定场地两方面。 定量风险分析作为一种工具可以对特定场地进行研究。然而，这种方法也可以用于大量滑坡的全局分析的估计。 灾害模型是在以往滑坡调查资料的基础上进行的灾害分类。
人工边坡灾害模型与灾害分类
潜在的生命损失 潜在的生命损失（Potential loss of life）PLL定义为被宽度10m，体积50m3的滑坡直接击中的事件中死亡的平均人数。 对于不同的灾害，考虑滑坡的规模和设施的性质，分组统计的数据见Table2。 根据灾害及后果模型，从35000个边坡分类计算的PLL见Table3。
切坡、填方和挡墙的PLL
全局性的定量风险分析为分别确定管理目标提供了三种边坡风险的分布与特征； 不同类型边坡的风险分布见表Table4；挖方边坡、填方边坡和挡土墙的定量风险的比值是611。 用于定量风险减少的目标和风险的传递 用于费用－利益估计
不同类型边坡的风险分布
自然坡全局风险的灾害分类 12种灾害的类型，3种不同的机理，4种不同的规模；渠化泥石流、混合型泥石流（）沿着地形的坡降塌落和敞开的山坡滑动和塌落；
自然坡全局风险的灾害分类
频率模型 频率模型是基于降雨～滑坡相关分析的结果，具有统计上的足够精度。
对自然坡全局的定量风险分析的结论是估计每年的潜在的生命损失为5个。
特定场地的定量风险分析 特定场地的定量风险分析主要用于自然坡的滑坡。
对指定场地的结构物分别计算的单体风险水平。
学习香港的岩土工程经验 香港是市场经济发达的地区，岩土工程体制也是比较成熟的地区，从上面的介绍中可以看出的不仅是技术上的先进经验，也可以领会他们在技术控制体制和监管体制上的经验。 香港与大陆同文同宗，为我国岩土工程师就近学习岩土工程体制提供了方便。
在我国大陆，这几年深基坑工程的事故很多，施工的安全事故很多，三峡库区滑坡事故也比较多，关于工程风险评估与风险决策的问题引起了工程界、学术界甚至政府的重视，也得到了保险业者的重视。 风险评估已经成为土木工程界，特别是岩土工程界的关注，但一般还停留在定性分析判断的水平，采用专家咨询打分的方法，还很少采用概率方法来分析工程风险，应当是一个有发展前途的领域。
体制和技术层面的深化改革 在设计和决策时，我们经常面临信息量不是十分充分的情况，概率方法是处理和估量不确定性的最有效的方法。 概率方法能够提供有价值的洞察事物的途径，特别是当经验不充分的时候，而确定性方法是做不到的。 最小样本容量是概率方法在工程勘察中的一种直接应用，但强制性条文却冲淡了取样数量的概率统计意义，形成了在6个样的问题上讨价还价的局面。
岩土工程中大量采用经验公式，这是概率方法应用的又一个领域，可是现在已经有点面目全非了。危机表现在两个方面，第一方面是出现了一些用计算结果进行回归分析得到的“经验公式”！并进入规范！第二方面是漠视经验公式的“地区性”，不管土类、不管参数的范围、不管是否经过验证，拿来就用的现象非常普遍。
边坡设计 荷载是由岩土体本身产生的。 材料与土的强度采用不同准则的矛盾在边坡锚杆的设计中充分地体现出来。 边坡设计完全具备采用可靠度的设计方法，对于这类不涉及建筑物荷载的领域，又不涉及地基承载力的领域比较简单。
锚杆钢筋截面强度验算，钢筋强度用设计值，锚杆拉力用设计值，采用了概率极限状态设计方法。
锚固长度（由锚固体与地层的粘结强度确定）验算，由于与地层有关，粘结强度采用容许强度，故锚固拉力必须用标准值。
锚固长度（由钢筋与锚固砂浆之间粘结强度确定）验算，由于钢筋和砂浆都是建筑材料，粘结强度用设计值，故锚固拉力也用设计值。
与上部结构荷载密切相关的问题 地基基础的设计，包括浅基础的地基承载力验算、桩基础的单桩承载力验算和各类基础的结构设计，都是与上部结构荷载密切相关的设计问题。 由于荷载的分项系数根据上部结构的可靠度分析得到的，地基基础设计时荷载的设计值，即荷载标准值与分项系数都必须与上部结构设计的规定一致。
两类可靠度分析的概念 在地基基础可靠度研究中，不能不考虑上部结构荷载条件的制约。由于对荷载分项系数的不同处理方法，形成了两类可靠度分析的概念。一种是在上部结构荷载分项系数约束条件下的可靠度分析，称为不完全的可靠度分析；另一种是没有约束条件的可靠度分析，称为完全的可靠度分析。
依照可靠度分析的本来意义，在地基承载力的可靠度分析时，基本变量有4个，可靠度分析的结果可以得到4个验算点坐标，4个相应的分项系数以及可靠指标。取决于可变荷载、恒载、粘聚力和内摩擦角4个基本变量变异系数的相对大小和相应均值的大小，所得到的分项系数的组合必然满足敏感度系数归一的条件，或称为闭合条件，即满足下式： cos2=0
根据可变荷载变异系数0.29，恒载变异系数0.07，与土的抗剪强度指标变异系数的组合，得到的荷载分项系数就不可能就是荷载规范规定的可变荷载1.40和恒载1.20的组合。尽管是各基本变量之间的最佳组合，但不符合荷载规范的规定而不能应用于工程设计。 造成上述现象的原因是在编制荷载规范时只验算了14种构件设计的工况，没有验算地基基础设计的工况；合理的解决办法是在优化荷载分项系数时应当同时考虑地基基础设计的典型工况。
在目前的情况下，为了今后设计工作的方便，确定地基基础设计的抗力分项系数时必须满足既定的荷载分项系数的条件，这就提出了不完全可靠度分析的问题。所谓不完全可靠度分析，是指在满足可变荷载分项系数1.40，恒载分项系数1.20的条件下分配土的抗剪强度指标的分项系数，其结果必然不能满足闭合条件，亦即不能得到失效概率为最大的验算点。从可靠度的角度看是不合理的，但从满足工程实用的角度看，又是必要的。
关于地基承载力 采用概率极限状态设计原则的前提是极限状态设计，而不是按容许应力设计，没有这个前提，便不可能实现可靠度设计。89版《建筑地基基础设计规范》报批时，由于在当时技术条件没有具备的情况下，强制要求采用的结果。 正确的道路应该首先采用总安全系数法计算地基承载力，然后再进行可靠度设计的转轨。
如何处理勘察与设计的体制关系？ 这是岩土工程与上部结构关系的第二个方面，即我国已经开始的、从勘察行业起步的岩土工程体制改革如何进行下去？如何处理当前业内的诸多矛盾？如何提高岩土工程勘察的水平？如何提高勘察工作的地位？在勘察与设计分割的体制下，如何规避矛盾，做好岩土工程勘察工作？
我国实行的是从前苏联引进的勘察设计体制，这种体制的特点是政府既管经济、政府又管技术，行政条块分割，技术封闭，勘察与设计截然分离。勘察单位的任务是从地质的角度查明工程地质条件，勘察人员对上部结构设计的情况很少了解，也不一定需要了解，因而所提供的资料不一定符合设计的需要，而设计人员对岩土工程方面的问题亦不甚了解。
改革开放后了解到西方工业发达国家的岩土工程技术体制与我国从前苏联沿用过来的工程地质勘察体制相比，有明显的优势。西方工业发达国家在第二次世界大战以后的经济持续发展过程中，逐步形成了一整套与市场经济相适应的岩土工程体制，其特点是由岩土工程咨询公司或事务所承担岩土工程勘察、设计、施工监理监测等任务，其专业面比较宽，适应性比较强，可以适应不同主体工程的技术要求。
1980年初举办了一个历时3个月的研究班，研究了在我国实行岩土工程体制的必要性、可行性和工作步骤，提出了报告，得到了领导部门的支持，在全国勘察行业中得到广泛的响应。但经历了近30年的体制改革，岩土工程勘察设计施工的统一过程仍处于分割状态，行政部门的垄断依然存在，还没有建立起统一的岩土工程咨询业。 在目前这样的体制条件下，如何过渡到岩土工程体制？如何做好勘察工作？如何提高勘察单位的水平与社会地位？
勘察行业存在的主要问题 1. 在勘察、设计体制没有根本改革的条件下，依然存在勘察行业，还没有形成岩土工程体制的必要基础条件； 2. 岩土工程体制的改革没有从法律层面上改变勘察设计体制的基础； 3. 我国加入WTO以后，也没有为岩土工程体制创造更宽松的发展空间；
4. 勘察市场的无序竞争，给勘察行业的发展带来致命的伤害； 5. 在勘察工作中过多地强调地基基础的定量计算，超越了勘察阶段的工作条件，既不可能做好，又造成浮躁的情绪，使现场工作和土工试验工作更得不到重视，主要表现在这些方面：
1) 在勘察阶段，由于基础埋深、尺寸都没有确定，实际上并没有确定地基承载力的条件，所提供的分层承载力缺乏物理基础；在勘察阶段，对地基承载力的深宽修正计算也是条件很难非常明确的，例如，将裙房、地下室的荷载换算为等代土层时，这些荷载都还确定不了，就影响判断承载力能否满足要求，是否需要地基处理或打桩等等。
2) 由于在勘察阶段，上部结构荷载的分布还没有最后明确，基础类型也没有最后确定，在勘察报告中提供拟建建筑物的沉降和不均匀沉降也是不现实的。由于不同的基础类型，独立柱基和条形基础，或者是筏形基础，沉降和不均匀沉降的计算就都不相同。勘察阶段根据假定荷载计算的结果并没有达到控制变形的要求，而计算不均匀沉降更是不可能实现的要求；
3) 有的审图单位要求勘察报告验算软弱下卧层强度，将设计提前到勘察阶段来做可能吗？ 软弱下卧层验算是地基基础设计工作的一部分，是在持力层承载力验算的基础上 进一步的计算。在勘察阶段，没有荷载，没有基础埋深与平面尺寸，就没有验算软弱下卧层的必要条件。
上面这些问题值得引起大家的重视与深思。产生这些现象的原因是什么？会造成怎么样的后果？怎样纠正这种不合适的做法？需要岩土工程界人士的重视与努力，这些问题应该作为岩土工程师继续教育的内容，以引起岩土工程师关注。 欢迎大家提出宝贵意见！
讲座结束 谢 谢