![[分享]顾大师：关于岩土工程设计安全度](/skin/img/logo.png){kind=logo}
[分享]顾大师：关于岩土工程设计安全度
关于岩土工程设计安全度
顾宝和，男，1934年8月出生，1954年毕业于南京大学水文地质与工程地质专业，中共党员。现为建设部综合勘察研究设计院顾问总工程师，研究员，中国工程勘察大师，现从事岩土工程专业。中国地质学会工程地质专业委会副主任委员。
前几天群里讨论岩土工程设计安全度问题，我写了几个字。因已离开工程界多年，对现行规范不了解，本不想多说，但又觉得这个问题很重要，还是发表点看法，供大家参考。
2009年，我和毛尚之、李镜培合写过一本小册子《岩土工程设计可靠度》，中国计划出版社出版，作为注册土木（岩土）工程师必修教材。因事隔9年，现在情况恐已变化，也只能参考。
1 工程安全度的表达；
（1）容许应力法（allowable stress method）
容许应力法是在正常使用条件下，构件（岩土）强度有一定储备，变形能满足要求，安全度隐含其中，不需要知道极限承载能力。荷载和抗力的取值都是定值，建立在经验的基础上。
（2）总安全系数法(single safety factor method)
总安全系数法也称单一安全系数法，也是将设计变量视为非随机变量，用总安全系数表达，即在承载能力上根据经验打一个折扣，作为安全储备。
（3）概率极限状态法(probability limit state method)
整个工程或工程的一部分，超过某一特定状态就不能满足设计规定的功能要求，这个特定状态称为该功能的极限状态，各种极限状态都有明确的标志或限值。极限状态法是将结件（岩土）置于极限状态考察，找到达到极限状态（承载能力、变形）时的抗力。
无论作用（荷载）还是抗力，客观上都是随机变量，将设计变量视为随机变量，对作用、抗力、安全度进行概率分析，按失效概率量度设计的可靠性，将安全储备建立在概率分析的基础上，这种设计方法称为概率法。
国际上通常将概率极限状态法划分为三个水准；即水准I、水准Ⅱ和水准Ⅲ。目前普遍采用的是水准Ⅱ即近似概率法，以可靠指标β为安全量度指标，用分项系数表达。分项系数可以简单理解为多项安全系数，与总安全系数不同，安全系数分别打在各项荷载、各项抗力上。
以上只是简单理解，不是严格定义。
2 岩土工程的安全度问题
由上可知，容许应力法最粗糙，也最简单；概率极限状态法最精细，也最复杂。自从《建筑结构设计统一标准》（GBJ68-84）和《工程结构可靠度设计统一标准》（GB50153-92）发布以后，对结构规范和岩土规范的制订和修订影响很大。结构规范早已普遍采用了概率极限状态法，用分项系数表达；岩土工程由于固有的复杂性和研究积累的不足，至今未能普遍采用。目前是多种方法混用，一般涉及结构设计（如基础、桩身、支撑结构）时采用概率极限状态法，用分项系数表达；涉及地基承载力时用容许应力法；涉及稳定分析时用总安全系数法。因此，同一工程的计算，可能用不同的安全度表达方法，不同的安全度表达采用的荷载和抗力也不一样。由于各本规范的编制组对安全度的理解不同，同一概念可能有不同的术语，同一术语可能有不同的含义，极易造成执行者的误解，专家都可能掉入陷阱，应予充分注意。我说的“不要乱猜”，就是这个意思。
3 对特征值和标准值的理解
对地基承载力，我国长期习惯于容许应力法。《建筑地基基础设计规范》早期称地基容许承载力，《89规范》称承载力标准值，但名不符实，并无概率意义，仍是容许值。后来改称特征值，其实还是容许值。攺来改去，实质不变，换汤不换药，只是取值有些变化。有些专家反对这个术语，高大钊教授说，特征值本是泛用术语，现在专门化了，不妥；程懋堃大师在主编《北京地基基础勘察设计规范》时，坚决不用特征值，用标准值，但这个标准值并非上述意义的标准值，并无概率意义，等同特征值。我个人想法，叫“容许值”最贴切，不会被误解，但大家不赞成，大概觉得太“旧”了，太“直”了，太“土”了。
标准值是构件或岩土性能参数的基本代表值，通过概率统计计算，取概率分布的某一分位数，一般对强度取0.05分位数，即风险率为5%。因此，标准值是有概率意义的。但实际上，并非每本规范都是这样，故岩土工程师在执行某规范时，必须充分理解该规范对标准值的具体规定，以免发生误解。
需要说明的是，概率极限状态法虽然精细，但工程经验仍需尊重，故制订规范时，分项系数需用工程经验“校准”；土的抗剪强度标准值用公式计算，但可结合经验调整，给出建议的标准值。
