逻辑的忽视对岩土工程研究的不利影响

　　1　概述
　　对任何学科而言，逻辑推理都是非常重要的。科学不仅要告诉人们＂什么＂，还要告诉人们＂为什么＂，也就是要向人们讲道理。如果一门学科没有逻辑推理，这门学科也就不存在了。对岩土工程而言，逻辑推理的重要性不亚于试验，试验代替不了逻辑推理。然而，因岩土工程是一门实用的学科，岩土工程工作者经历的逻辑推理训练相对较少，这容易导致逻辑推理的忽视。在岩土工程界，逻辑错误比比皆是。
　　对逻辑错误，笔者＂地基基础设计等级是一个不该提出更不该固守的概念＂、＂关于基础工程若干术语定义的讨论＂等多篇文章均有介绍，其中，将水压率理论对孔隙水压力的重新定义先与偷换概念划等号后与抄袭和篡改划约等号的做法、水力坡度是孔压的斜率（或沿流程的变化率）的认识、土有生命有生老病死的认识，国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）（以下称国标《地基规范》2011版）及其他标准对地基基础设计等级的划分与应用，工程界广泛采用的地基容许承载力（或地基承载力容许值）概念和地基沉降（或土体沉降）概念属于概念混乱。
　　岩土工程研究中有四个因忽视逻辑而走了不少弯路、一些研究者至今还走在弯路上的例子。
　　2　典型例子之一
　　第一个例子是挡墙抗倾覆稳定性计算的研究，包括水泥土挡墙抗倾覆稳定性计算中不同方向水压力定位的研究和挡墙抗倾覆稳定性计算之其他力定位的研究。
　　1.不同方向水压力的定位
　　水泥土挡墙抗倾覆稳定性计算中不同方向水压力的定位指的是墙前、墙底和墙背有水压力时是归入作用项还是归入抗力项。
　　墙背水压力因与墙背有效压力同向而归入作用项，这没有疑义，关于墙面水压力和墙底水压力的定位，有4种组合供选择，即：a.墙面水压力视为抗力，墙底水压力视为作用；b.墙面水压力视为抗力，墙底水压力视为负的抗力；c.墙面水压力视为负的作用，墙底水压力视为负的抗力；d.墙面水压力视为负的作用，墙底水压力视为作用。
　　这四种组合中只有第四种才符合一点的水压不随方向变化这一基本规律，而这一规律是涉及水力时力平衡的基础，不遵守水压的基本规律就意味着不满足对墙趾的力矩平衡。
　　由于忽视了一点的水压不随方向变化这一基本规律，先后实施过的全部（3部）基坑工程行业标准选遍了所有（三种）不正确的组合而偏偏放过了那一个正确的组合。其中，《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）选择所剩最后一种不正确的组合。
　　2.其他力的定位
　　重力式挡墙抗倾覆稳定性计算涉及墙背岩土荷载的水平分力和竖向分力的定位，迄今的国家标准中墙背岩土荷载的水平分力和竖向分力的定位（前者视为作用，后者视为抗力）都不服从力的分解和合成原理。
　　研究表明，只要将挡墙抗倾覆稳定系数定义为挡墙重度调整系数（它是这样的系数：挡墙重度按除以该系数的方式调整后挡墙刚好处于倾覆极限平衡状态），所建立的抗倾覆稳定性计算式便是采用第四种组合对墙面和墙底水压力进行定位，且其他力的定位均服从力的分解和合成原理的公式。
　　所幸重庆市工程建设标准《地质灾害防治工程设计标准》（DBJ50/T-029-2019）采用了根据挡墙重度调整系数这个抗倾覆稳定系数定义建立的重力式挡墙抗倾覆稳定性计算式，使得我国重力式挡墙抗倾覆稳定性计算普遍不服从力的分解和合成原理的现状在重庆这一个地区的地质灾害治理领域有所改变。
　　3　典型例子之二
　　第二个例子是传递系数法之滑动力调整法的提出和应用。
　　传递系数法之滑动力调整法（当无负值剩余滑动力时其稳定性计算可获得显式解，故一些人称其为显式解法）通过调整滑动力来实现力的平衡。它是所有条分法中唯一不遵守力的分解和合成原理的条分法[3]，而不遵守力的分解和合成原理就意味着不满足力的平衡。然而，作为边坡和滑坡稳定性计算方法，它在我国应用了40多年；作为滑坡支挡结构岩土荷载计算方法，它在我国应用了半个多世纪。国标《边坡规范》2013版＂边坡稳定性评价＂部分已经放弃了该法，但国标《地基规范》2011版仍采用该法。
　　4　典型例子之三
　　第三个例子是边坡和滑坡抗滑支护结构岩土荷载计算的研究。
　　1.边坡抗滑支护结构岩土荷载计算方面
　　用于挡墙背后全填方的库仑土压力理论和用于计算边坡抗滑稳定性的刚体极限平衡条分法之间是不兼容的：库仑土压力理论建立在挡墙反力作用下土楔处于滑动极限平衡状态的基础上，含（求）挡墙反力，不含抗滑稳定系数；条分法建立在抗剪强度参数按除以抗滑稳定系数的方式调整后条块处于极限平衡状态的基础上，含（求）抗滑稳定系数，不含挡墙等支护结构反力。但这不妨碍库仑土压力理论对挡墙背后全填方情形的基本适用性，因为：一方面，选料符合设计要求的墙背填土粘聚力很低，墙背很陡，离开了挡墙，填土将发生垮塌，其稳定系数小于1；另一方面，与开挖形成的边坡不同，在挡墙形成前，坡面倾斜情况与墙背相同的填土边坡并不存在，不需要计算坡面倾斜情况与墙背相同的填土边坡之抗滑稳定性。
　　边坡工程实践发现库仑土压力理论和刚体极限平衡条分法不够用，需要提出适用于挡墙背后全填方以外其他情形的边坡抗滑支护结构岩土荷载计算方法。国家标准《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）和《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）在继续采用条分法计算边坡抗滑稳定性的同时采用库仑土压力理论创始人的思路进行边坡抗滑支护结构岩土荷载计算（因推导过程的疏失，两部标准的部分具体计算公式或方法存在错误）。这导致边坡抗滑稳定性评价方法与边坡抗滑支护结构岩土荷载计算方法矛盾并带来严重安全隐患：边坡抗滑稳定系数大于或等于1而小于稳定安全系数时，边坡抗滑支护结构岩土荷载为0，甚至当边坡抗滑稳定系数接近于1但小于1时边坡抗滑支护结构岩土荷载也为0（这是因为：对均质边坡，条分法采用圆弧形滑面，库仑理论采用直线形滑面）。国标《边坡规范》2013版和国标《地基规范》2011版仍然沿袭这一错误做法。