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文档之家› 第8章 岩体地基工程地质问题
第8章 岩体地基工程地质问题
比较上述两式可以看出,当其他条件 相同时,沿倾向上游滑动面滑动的抗 滑稳定性系数显著大于沿倾向下游滑 动面的抗滑稳定性系数。
图8-7单斜滑动面倾向 下游的稳定性计算
(3)双斜滑动面的稳定性计算
如图8-8所示,在这种双斜滑动面形式下,计算抗滑稳定时将双斜滑 移面所构成的楔体△ABC划分为二个楔体,即△ABD及△BCD。这 时,△ABD是属于单斜滑动面倾向下游的模型;而△BCD在其自重 作用下,显然有沿CB面下滑的趋势,这必然对ABD块体产生阻滑作 用,故把ABD块体称为滑移体,BCD块体称为抗力体。
(2)室内单轴抗压强度确定岩石地基承载力
①试料可用钻孔的岩心或坑、槽探中采取的岩块。 ②岩石试样尺寸一般为φ50mm×100mm,数量不应少于 六个,进行饱和处理。 ③在压力机上以每秒500~800kPa的加载速度加载,直到 试样破坏为止,记下最大加载,做好试验前后的试样描 述。 ④根据参加统计的一组试样的实验值计算其平均值、标 准差、变异系数,取岩石饱和单轴抗压强度的标准值为:
图8-8双斜滑动面的稳定性计算
①非等Ks法
该方法以滑移体ABD或抗力体BCD处于极限平衡状态为依 据(即抗滑稳定性系数为1),由此计算出抗力P,然后再 根据抗力P计算出抗滑稳定性系数。
f1
K ABD
V
1
cos
1
H sin U c l V sin H cos
岩石单轴抗压强度试验机
根据经验确定岩体地基承载力
表8-1 岩体地基容许承载力数值表
岩体类型 节理不发育(间 距>1.0m) 容许承载力(MPa) 节理较发育 (间距1.0~ 0.3m) (1/7~1/10) Rw (1/5~1/7)Rw 节理发育(间距 0.3~0.1m) (1/10~1/16) Rw (1/7~1/10)Rw 节理极发育 (间距<0.1m) (1/16~1/20) Rw (1/10~1/15) Rw
(c)
图8-1 岩体地基上的基础形式
(d)
地基承载力计算条件
按《建筑地基基础设计规范》(GB5007——2011)的规定,置于完整、较 完整、较破碎岩体上的建筑物可进行地基承载力计算。
地基变形验算要求
地基基础设计等级为甲、乙级的建筑物,同一建筑物的地基存在坚硬程 度不同,两种或多种岩体变形模量差异达2倍及2倍以上,应进行地基变形验 算。
(b)
图8-2 岩体地基的破坏形式
(d)
剪切破坏 (图8-2(e) )
当岩体软弱结构面(如节理、裂隙、层理及软弱夹层面) 发育时,在荷载作用下,若软弱面上的剪应力大于该面上 的抗剪强度,岩体就会沿着软弱面发生剪切破坏。
(e)
图8-2 岩体地基的破坏形式
上述裂隙、压碎、劈裂三种破坏形式主要发生于脆性的无孔隙岩体地基 中。 冲切破坏多见于多孔脆性岩体,一些张开竖节理密布的风化沉积岩(如 石灰岩、砂岩等)中也可发生。 剪切破坏多见于高压缩性的粘土岩类岩基中。
§8.4
岩体地基的处理
8.4.1 岩体地基处理的基本要求
岩体地基具有均一的弹性模量及足够的抗 压强度 ; 地基与基础之间无滑动; 坝基具有足够的抗渗能力。
8.4.2 岩体地基的处理措施
清基 :
当岩体地基浅层有断层、软弱带或局部破碎带时,则需将 破碎或软弱部分,采用挖、掏、填(回填混凝土)等方式 处理。
Ks f
V cos H sin U cl H cos V sin
定性计算(图8-7 )
Ks f
V cos H sin U cl H cos V sin
图8-4 深层滑动破坏
坝基接触面或浅层的抗滑稳定性计算
Ks
式中:
f
V U H
∑V——总竖向作用力(kN); U——作用在坝底的扬压力(kN); ∑H——水平力之和(kN); f ——坝体与岩基接触面的摩擦系数,可选用 现场试验的实测值,一般情况下取实测值的 70%~80%;根据过去的经验,一般为 0.5~0.8。 V U cl 当需要考虑粘聚力c时: K f s H
图8-5坝基接触面或浅层 的抗滑稳定计算
岩基深层的抗滑稳定计算
岩体地基中的软弱结构面主要由节理 裂隙、断层以及各种地质结构面组 成,因此,潜在滑动面一般不止一 个,需选择若干潜在滑动面进行抗 滑安全系数计算,确定出抗滑安全 系数最小的滑动面
(1)单斜滑动面倾向上游的稳定 性计算(图8-6 )
承受垂直荷载的地基(一般工业民用建筑物的地基 ) 承受斜向荷载的地基(各类挡土、水工建筑物的地基 )
下页
地基
白鹤滩右岸边坡岩体
直接利用岩基的基础(图8-1(a、b) )
(a)
图8-1 岩体地基上的基础形式
(b)
a:岩石单轴抗压强度较高 (>30MPa)、裂隙不太发育,清除基岩表面风化层 后直接砌筑基础。 b:岩体强度较高、整体性较好,可直接在岩石地基上开凿杯口,插入预制桩。
裂隙(图8-2(a) )
地基岩体在上部荷载作用下,当 地基中的应力超过其弹性极限时, 岩体地基就从基脚处开始产生裂 缝,并向深部发展。
(a)
压碎 (图8-2(b) )
若上述岩体地基承受的荷载继续 作用,其破坏形式就进入压碎破 坏阶段。岩体压碎的范围随深度 增加而减少,根据试验观测,压 碎范围近似一个倒三角形。
容许承载力 (MPa) 0.8~1.2 1~2 2~4 4~6
§8.3
岩体地基的稳定性
8.3.1 坝基岩体的破坏形式
浅层滑动破坏 (图8-3 )
若岩基中的岩体强度远远大于坝体 混凝土强度,同时岩体坚固完整且 无显著的软弱结构面时,大坝的失 稳多半是沿坝体与岩基接触处产生, 这种破坏形式称为浅层滑动破坏。
规范法确定岩体地基承载力 (1)载荷试验确定岩体地基承载力 ①采用直径为300mm的圆形刚性承压板,当岩石埋藏较深时,可采用混凝 土桩,但桩周需采取措施以消除桩身与土之间的摩擦力。 ②加载方式为单循环加载,荷载逐级递增至破坏,然后分级卸载。 ③荷载分级的第一级加载值为预估设计荷载的1/5,以后每级为1/10。 ④加载后立即测读沉降量,以后每10min读数一次。 ⑤当连续三次读数之差均不大于0.01mm时,达到稳定标准。 ⑥当出现下列现象之一时,可终止加载: a 沉降量不断变化,在24h内沉降速率有增大趋势; b 压力加不上或勉强加上而不能保持稳定(注:若限于加载能力,荷载也 应增加到不少于设计要求的两倍)。 ⑦卸载时,每级卸载为加载时的两倍,如为奇数,第一级可为三倍。每级 卸载后,隔10min测读一次,测读三次后可卸下一级荷载。全部卸载后,当 测读到半小时回弹量小于0.01mm时,即可认为稳定。 ⑧岩体地基承载力的确定按如下步骤进行: a 对应于p-s曲线上起始直线段的终点为比例界限,符合终止加载条件的前 一级荷载为极限荷载。将极限荷载除以3的安全系数,所得值与对应于比例 界限的荷载相比较,取小值; b 每个场地载荷试验的数量不应少于3个,取最小值作为岩石地基承载力特 征值。 c 岩石地基承载力不进行深宽修正。
②等Ks法
该方法与上述方法正好相反,假定坝基在丧失稳定的过程 中,不论是滑移体还是抗力体,两者具有相同的抗滑稳定 性系数Ks,可分为非极限平衡法和极限平衡法两种。 非极限平衡等Ks法:令前述两式中的 K ABD= K BCD=Ks,联 立求解即可求出抗力P,再据P求出Ks。 极限平衡等Ks法:将AB、BC面上的抗剪强度指标c1、f1, c2、f2同时除以Ks,使滑移体ABD和抗力体BCD都处于极限 K BCD 平衡状态,即 K ABD = =1:
地基稳定性验算要求
地基主要受力层深度内存在软弱下卧岩层时,应考虑软弱下卧岩层的影 响进行地基稳定性验算。
岩石地基的基础形式
当基岩面起伏较大,且都使用岩石地基时,同一建筑物可以使用多种基 础形式。
倾覆验算及滑移稳定性验算 岩体加固
§8.2
岩体地基承载力的确定
8.2.1 岩体地基的破坏形式
坚硬与半坚硬岩 (Rc>30MPa) 软弱岩 (Rc>30MPa)
Rw/7
Rw/5
表8-2 不同岩体地基的容许承载力
岩体地基类型 松软岩基(凝灰岩、密实白垩岩及粗面岩) 中等坚硬的岩基(砂岩、石灰岩等) 坚硬的岩基(花岗岩、玄武岩、片麻岩、密实砂 岩及石灰岩等) 特别坚硬的岩基(石英岩、细粒花岗岩等)
(b)
图8-2 岩体地基的破坏形式
劈裂 (图8-2(c) )
随着荷载继续增大,基底下岩体的竖向裂缝将加密并出现 斜裂缝,且向更深处延伸,岩体发生劈裂。在该阶段,由 于裂缝开裂使压碎岩体向两侧扩容,基脚附近的岩体发生 剪切位移,并使基脚附近的地面破坏。
冲切破坏 (图8-2(d) )
地基岩体若为多孔脆性岩体,在上部荷载作用下,可能会 形成一个近似锥状或柱状的冲切破坏面,沿着与地基内应 力约45°的方向扩散 。
f1 Ks
f2 Ks
V
1
cos
c1l1 H sin U 1 P Ks
V
1
sin
H cos
V
2
V
2 cos P sin U 2
c2l2 P cos Ks
sin
联立上述两式,即可求出抗滑稳定性系数Ks。
1
1 1
P
K BCD
f2
V
2
cos P sin U 2 c 2 l 2