《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范 GB 50330-2013》[1]（以下簡稱《邊坡規(guī)范》）于2013年出版，2014年6月實(shí)施。與舊版比較，有一些進(jìn)步。例如刪去了原版中不合理的動(dòng)水壓力計(jì)算，采用了隱式的傳遞系數(shù)法，取消了工作條件系數(shù)等。但仍有一些不盡如人意之處，作為國家規(guī)范，它比較粗糙；附圖中有一些未加說明的標(biāo)注；一些公式也為交代清楚，給使用造成較大困難；還有一些概念上的錯(cuò)誤，可能造成嚴(yán)重的后果。這里提出一些意見以供討論。
1.荷載與設(shè)計(jì)方法
1.1作用與效應(yīng)
《工程可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB 50153-2008)》[2]指出，作用是“施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力（直接作用，也稱荷載）和引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束的原因（間接作用）”�？梢�，荷載是狹義的作用，廣義的作用包括地震、凍脹、膨脹、濕陷、溫度引起的脹縮等。至于效應(yīng)是“由作用引起的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的反應(yīng)”。這個(gè)反應(yīng)可包括內(nèi)力和變形。按著這一標(biāo)準(zhǔn)，在近年來出版的建筑領(lǐng)域的規(guī)范都稱“作用組合的效應(yīng)”。
《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB 50009-2012)》[3]由于是荷載規(guī)范，所以講的是“荷載組合”，而非作用組合。稱為“荷載組合的效應(yīng)”。可見二者是統(tǒng)一的，即先是作用（荷載）的組合，然后才是效應(yīng)�？衫斫鉃樽饔茫ê奢d）先按規(guī)定組合，然后計(jì)算這種組合下的結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）上的力，它通過結(jié)構(gòu)傳到巖土中。
但頒布于2013年的新版《邊坡規(guī)范》還是沿用“荷載效應(yīng)的組合”，顯然是不合時(shí)宜的。作為國家規(guī)范，這種滯后也是難以理解的。
1.2安全系數(shù)法與分項(xiàng)系數(shù)法
所謂安全系數(shù)法亦稱“單一安全系數(shù)法”。它是將工程中包含的一切不確定性因素，都放入唯一的安全系數(shù)之中。安全系數(shù)的取值往往是根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)。這些不確定性包括作用（荷載）的參數(shù)、材料的性質(zhì)、計(jì)算與施工的精確性與可靠性，也包括政治、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)的各種條件與要求�？梢哉f，安全系數(shù)是個(gè)筐，一切不確定性都往里裝。因而就無需再引入其他系數(shù)了，例如重要性系數(shù)、工作條件系數(shù)、折減系數(shù)等。所以說新版《邊坡規(guī)范》取消了工條件系數(shù)，而規(guī)定臨時(shí)工程的安全系數(shù)小一些是符合安全系數(shù)法的基本概念的。
基于可靠度理論的分項(xiàng)系數(shù)法是將荷載與與抗力都當(dāng)成隨機(jī)變量，那么失效或破壞也就是隨機(jī)事件。它是將荷載與抗力的不確定性分別考慮的。
以圖1為例，兩組荷載(S)與抗力(R)都是正態(tài)分布，荷載與抗力的均值相同，但變異系數(shù)不同，第一組的分布較為集中，離散較小，因而發(fā)生失效(S>R)的概率就較�。ㄒ妶D中的陰影面積）。在可靠度設(shè)計(jì)中主要的參數(shù)是可靠度指標(biāo)，如果=3，則表明失事的概率是萬分之三(3/10000)。分項(xiàng)系數(shù)是根據(jù)變量的概率分布形態(tài)經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析而得到的，它與可靠度指標(biāo)和變異系數(shù)的關(guān)系可寫為
式中 R和G分別為抗力與和荷載的分項(xiàng)系數(shù)[4]。
圖1.兩組荷載與抗力的概率密度函數(shù)曲線
《建筑工程可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB 50068-2001)》[5]指出：“制定建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范及鋼結(jié)構(gòu)、薄壁鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)遵守本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；制定地基基礎(chǔ)和建筑抗震等設(shè)計(jì)規(guī)范，宜遵守本標(biāo)準(zhǔn)的原則。”所以在巖土工程的有關(guān)規(guī)范中，凡與巖與土有關(guān)的設(shè)計(jì)，一般均用安全系數(shù)法；而只涉及到鋼材、混凝土與砂漿等材料時(shí)則采用分項(xiàng)系數(shù)法。例如《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 5007-2011)》[6]，《建筑基坑支護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范(JGJ 120-2012)》[7]等。具體地講，對于錨桿設(shè)計(jì)，在鋼筋(索)抗拉、筋材與砂漿間的抗拔是用分項(xiàng)系數(shù)法；而錨固體與巖土間的抗拔，則用安全系數(shù)法。
新版的《邊坡規(guī)范》把這三種承載力問題統(tǒng)一使用安全系數(shù)法。例如其中的8.2.2條的式8.2.2-1為
式中：As——錨桿鋼筋或預(yù)應(yīng)力錨索截面面積（m2）；
fy——普通鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（kPa）；
Kb——錨桿桿體抗拉安全系數(shù)。
這里就是把鋼筋的抗拉按安全系數(shù)法計(jì)算，這是不合理的。更不合理的是這里采用了鋼筋抗拉強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值。如上所述，由于安全系數(shù)是包含了所有不確定性的參數(shù)，因而抗力應(yīng)取極限抗力的標(biāo)準(zhǔn)值，可是上式使用的是設(shè)計(jì)值，二者的關(guān)系為
(3)
以HRB400鋼筋為例，其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為fk=400MPa，設(shè)計(jì)值為fy=360MPa，亦即其抗力分項(xiàng)系數(shù)為G=0.9。從而可見，式(2)即《邊坡規(guī)范》的式8.2.2-1是把安全系數(shù)與分項(xiàng)系數(shù)混合使用，似乎安全系數(shù)Kb只負(fù)責(zé)荷載的不確定性。這在原理與概念上是不對的。應(yīng)當(dāng)用鋼筋的標(biāo)準(zhǔn)值，在同樣的安全度情況下，可以適當(dāng)增大安全系數(shù)。
2.擋土墻上的主動(dòng)土壓力計(jì)算
《邊坡規(guī)范》提出了一系列主動(dòng)土壓力半經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算公式，但存在不少問題。
2.1墻背俯傾的情況
該規(guī)范的6.2.10中，給出了圖2的有俯傾式墻面的土壓力計(jì)算公式。表示為為式6.2.10-2和式6.2.10-3，即本文中的式(3)和式(4)。
問題是這里未交代計(jì)算的主動(dòng)土壓力的方向，如果假設(shè)墻背光滑，則主動(dòng)土壓力Ea如圖2所示，那么驗(yàn)算墻的抗傾覆與抗滑移穩(wěn)定時(shí)，其荷載要比Ea水平時(shí)增大，或者抗力減小。這是必須明確的
圖2 墻背俯傾的情況
2.2墻頂填土傾斜的情況
該規(guī)范的B.0.3中，給出了圖3的有墻頂填土傾斜時(shí)的土壓力計(jì)算公式。為式B.0.3-1，即本文的式(5)。
圖3 墻頂填土傾斜情況
這個(gè)公式來源于無限斜坡的朗肯土壓力計(jì)算[8]，除了墻背豎直光滑、填土水平以外，這是一種很少見的可以得到朗肯主動(dòng)土壓力理論解的情況，見圖4。其理論解就是
但其必要條件是墻背與土間的摩擦角
。即主動(dòng)土壓力的方向是平行于坡面的。
圖4無限斜坡的朗肯土壓力
可是在《邊坡規(guī)范》中的附圖中（見圖3）表示，主動(dòng)土壓力似乎是水平的，亦即墻背是光滑的。這樣式(5)與式(6)就不適用了。
以圖4所示的參數(shù)為例，用規(guī)范計(jì)算的主動(dòng)土壓力(水平向)系數(shù)為Ka=0.866，重力式擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)為Fs=1.0；用庫倫理論計(jì)算的主動(dòng)土壓力(水平向，=0)系數(shù)為Ka=0.75，抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)為Fs=1.155；用朗肯理論計(jì)算的主動(dòng)土壓力平行于坡面，Ka=0.866，抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)為Fs=2.38�？够品�(wěn)定的情況也類似。
從以上計(jì)算可見，這種朗肯理論的誤用。是安全系數(shù)減少了一倍多。類似的情況也存在于B.0.3-2，B.0.3-3和B.0.4等附錄中，所以主動(dòng)土壓力的方向非常重要。
其實(shí)不管墻后的填土形式多么復(fù)雜，采用庫倫土壓力理論進(jìn)行計(jì)算都沒有問題。因?yàn)橛?jì)算機(jī)已經(jīng)完全普及，建立一個(gè)搜索具有最大土壓力的滑動(dòng)面的軟件是輕而易舉的，又何必羅列了這么多完全不適用、不合理、華而不實(shí)的“半經(jīng)驗(yàn)公式”呢？
3.邊坡穩(wěn)定分析中的孔隙水壓力、重度與強(qiáng)度指標(biāo)
邊坡穩(wěn)定分析中的參數(shù)的選用甚至是比計(jì)算理論與方法更重要，可是《邊坡規(guī)范》在這方面存在很多不足與錯(cuò)誤。
3.1孔隙水壓力
該規(guī)范建議使用簡化比肖甫法進(jìn)行圓弧滑動(dòng)面的穩(wěn)定分析是一個(gè)進(jìn)步，尤其是在有較大孔隙水壓力的情況。在其公式A.0.1中
孔隙水壓力Ui的計(jì)算式為
式中
，
——第i及第i-1計(jì)算條塊滑面前端水頭高度（m）。這一計(jì)算對于靜水下的土坡是明確的，如圖5(a)所示。這時(shí)水位以下的Gi按浮重度計(jì)算即可，不必引入孔隙水壓力Ui。而在有滲流的情況下（如圖5(b)），則應(yīng)按此條底部中點(diǎn)的等勢線的水頭hwi計(jì)算孔隙水壓力，亦即
。
圖5 有水邊坡的穩(wěn)定分析
3.2邊坡穩(wěn)定分析中的“水土合算”
在《邊坡規(guī)范》的4.3.5條文中指出“土質(zhì)邊坡按水土合算原則計(jì)算時(shí)，地下水位以下宜采用土的飽和自重固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度指標(biāo)”。
“水土合算”本來是基坑支護(hù)上的土壓力計(jì)算的一種經(jīng)驗(yàn)算法，由于它不符合有效應(yīng)力原理，歷來爭議不斷。在基坑問題中，由于特殊的應(yīng)力路徑，屬于一種誤打誤撞的經(jīng)驗(yàn)算法[9]。其主要特點(diǎn)是在靜水以下，采用土的飽和重度和固結(jié)不排水強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算土的主動(dòng)土壓力。而在邊坡穩(wěn)定分析中用所謂“水土合算”就十分荒謬了[10]。
圖6 水下邊坡的穩(wěn)定分析
對于這種圓弧穩(wěn)定計(jì)算，采用固結(jié)不排水強(qiáng)度指標(biāo)，“固結(jié)”是在原位的
的有效應(yīng)力作用下的固結(jié)，而不是在
下的固結(jié)。以圖6為例，如果正常固結(jié)的地基土層是在與地面齊平的地下水情況下沉積的，那么M點(diǎn)土體在自然的情況下的固結(jié)壓力為
。如果很快地開挖出圖示的邊坡，則其抗剪強(qiáng)度為
。所以在這種情況下，抗滑力矩應(yīng)當(dāng)用土的浮重度計(jì)算，而不是用飽和重度計(jì)算。在杭州地鐵一號線湘湖站基坑工程事故中，設(shè)計(jì)采用的 ④2,⑥1兩層淤泥質(zhì)土的飽和重度平均為
, 平均固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo)：
=12.8，
=14.8kPa。采用飽和重度計(jì)算抗滑力矩，這比用浮重度高2.4倍。這可能是事故的原因之一。
4.結(jié)論
本文對于新版的《邊坡規(guī)范》提出了一些意見，他們包括：
(1)規(guī)范中“荷載效應(yīng)的
組合”的提法是一種過時(shí)的提法，目前建筑行業(yè)的規(guī)范都已改為“作用組合的效應(yīng)。
(2)在錨桿設(shè)計(jì)中，抗拉和從砂漿中抗拔計(jì)算應(yīng)使用分項(xiàng)系數(shù)法；即使使用安全系數(shù)法，其抗力也應(yīng)使用極限抗力的標(biāo)準(zhǔn)值，而非設(shè)計(jì)值。
(3)該規(guī)范中推薦的一些計(jì)算主動(dòng)土壓力的公式，沒有明確土壓力的作用方向，將無限斜坡的朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算公式用來計(jì)算幾種墻后填土傾斜的公式是有前提的，即主動(dòng)土壓力方向與斜坡面平行。
(4)該規(guī)范在穩(wěn)定分析中提出的“水土合算”是錯(cuò)誤的和有害的。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 工程可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S]. GB 50153-2008, 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.
[3] 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S]. GB 50009-2012, 北京：中國建筑工業(yè)出版社，20012.
[4] 周景星。李廣信等, 基礎(chǔ)工程(地3版)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，
[5] 建筑工程可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[S]. GB 50068-2001, 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001..
[6] 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].GB 50007-2011, 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.
[7] 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S]. JGJ 120—2012，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.
[8] 李廣信，張丙印。于玉貞，土力學(xué).[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2013.
[9] 李廣信. 對基坑工程有關(guān)規(guī)范的討論(2)[J]，工程勘察41（10）：1-6.
[10] 李廣信. 對基坑工程有關(guān)規(guī)范的討論(3)[J]，工程勘察41（11）：1-4.
