由微型桩的计算想到的

在岩土工程中领域,实践领先于理论的情况是普遍存在的。如大至金字塔、秦始皇陵、巴比伦空中花园等知名的殿堂级工程,小至古人类建造的洞穴、茅草屋等芸芸制作,可能当初都没有进行数值模拟、导数和微积分求解等理论支持,就在实践中不断探索而成为人类进步阶梯中的一个个不朽之作。但有一点应该是肯定的,这些或大或小的工程施作,他们应该是进行了相应的试验工作。这些试验大至一个接一个的模型,小至随手在大地上的勾画。这些成功或失败的试验模型是这些岩土工程(前人这时应该没有岩土工程概念,

)的雏形。因此,这也说明试验对于岩土工程的重要性。有些事物或许在理论暂时不知道其所以然,但在试验中却能因为知晓其所然而指导其在实践的应用。甚至如河狸造坝、老鼠打洞,它们可能一辈子,甚至是永远,也不会知道其建造水坝、洞穴的理论计算原理,但它们建造的工程结构应该也是岩土工程中的经典之作。

有人说,岩土工程与结构工程等比起来不是一个严谨的学科,这话是有一定的道理的。因为岩土工程的母体往往是具有多相性、变异性、离散性的岩土体,即使是再严谨的理论公式,往往也有所谓的调节系数参与其中,这也就造成了岩土工程存在以理论指导实践,实践佐证理论的情况出现,造成了很多岩土工程理论往往存在半理论半经验的情况出现,造成了太多的假设前提出现。
岩土工程以概念设计为特点,决定了解决有些工程问题时的“大道从简”的合理应用,即抛弃一些不重要的因素而紧紧抓住一些关键因素,借鉴成功的工程案例,合理的建立地质模型,以及在些基础上的合理计算模型。
说了这么多,笔者其实就是想说明一个道理,即岩土工程中有些东西可能是算不清楚的,甚至还没有相应的理论计算。但如果其能在工程实践中成功的大量应用,就应该将这些已经成功的岩土工程案例当作是一个个优质的“试验”,作为自己即将进行类似岩土工程的模板,而不应拘泥于所谓的理论计算。因此,在工程实践中有太多的“专家”执拗于理论计算而限制有些大量成功应用于工程实践中的岩土结构,就可能是欠合理的,甚至是吹毛求疵了。
其实,换句话说,作为岩土工程的计算,如果其计算公式是冗长的,参数的确定是纷繁复杂的,那这样的理论计算又有多少是完全与实践工程完全匹配的呢?这就是说,用一个不确定去计算另一个不确定时,又何必于专注于理论计算的过于精确性呢?只要能有效的解决岩土工程问题,又何必执着于采用什么办法呢?因为,无论是白猫还是黑猫,逮住老鼠的就是好猫。
如微型桩在1960s年成昆铁路上首次采用钢轨进行制作,有效的处治了当初的滑坡变形,1990s年在山西长晋高速公路上采用微型钢筋笼砼桩处治顺层滑坡取得成功,使微型桩逐渐在铁路与公路上推广应用。但它们当初均没有完善的理论计算模型或公式,而是主要利用微型桩结构的自身抗剪能力去平衡坡体的下滑力进行简单的计算。但这样的计算模型从这么多年来看,其简约的计算模型是成功的,也许在有些人来看是不完善的,但并不妨碍微型桩如雨后春笋般的大范围应用。话又说回来了,广大劳动人民在田间地头设置的木桩用以支挡欠稳的田埂,其实就是微型桩的最初雏形。劳动人民也许没有完善高深的理论,但长期的实践和祖祖辈辈的传承使他们有效的使用了微型桩用以支挡欠稳定的田埂。
笔者在公众号里写了很多篇微型桩及其组合工程应用的文章,很多朋友反映在工程应用中效果很好。但也有的朋友反映缺乏完整的理论计算,不敢使用或无法通过评审会。也有人朋友反映采用《滑坡防治设计规范》(GB/T38509-2020)中的“小口径组合抗滑桩”(微型桩)理论计算公式时,规范中所使用的19个理论公式和42个参数无法准确选定应用,加之公式复杂而不利于应用。
在此笔者认为,岩土工程是一门理论与实践结合的非常紧密的学科,偏袒于任何一方都是欠合理的。微型桩的应用、设计、施作也莫不如是。
其实换个角度想,微型桩就是工程中常用的锚杆、钢锚管框架或轻型挡墙的特殊设置。是以任意角度设置的锚杆、钢锚管在竖向设置的一种特殊形式。那答案来了,我们在采用锚杆、钢锚管计算时是不是也只是有2个简单的计算公式和4个简单而易确定的参数。那么在微型桩计算时是不是可以化繁从简,借鉴锚杆、钢锚管的计算模型与公式,答案是肯定的。只要将锚杆或钢锚管不能单纯的应用于松散软弱地层,只要借鉴锚杆、钢锚管的注浆原则,锚固力确定原则,材料设置原则和检测原则等应用于微型桩就可以了。正如当年爱因斯坦让他的助手测定灯光的体积时,助手用导数、微积分等理论计算结果,并不一定比爱因斯坦用充水法测出的灯泡体积准确度高,费力少。
因此,实践中的工程类比永远是值得借鉴和信任的,或许换个方向考虑问题,会让一些深奥、复杂的事物简单化,明晰化。正所谓:“道可道,非常道。名可名,非常名。无名,万物之始;有名,万物之母。故常无欲,以观其妙;常有欲,以观其徼。此两者同出而异名,同谓之玄。玄之又玄,众妙之门”,天下万物,莫不如是。岩土工程也是如此,微型桩的应用也是如此。
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