第7章

巖石地基工程

俞縉

bugyu0717@

巖體力學(xué)第7章

巖石地基工程

俞縉

bugyu0717@h主要內(nèi)容巖石地基工程概述巖基變形與沉降巖基承載力確定巖基穩(wěn)定性分析巖石地基加固主要內(nèi)容巖石地基工程概述巖基工程特點相對土質(zhì)地基，可承擔(dān)較大荷載，強度較高巖基中不連續(xù)面可能明顯削弱巖基強度巖基總體變形較小，但需考慮巖石脆性破壞巖基工程特點相對土質(zhì)地基，可承擔(dān)較大荷載，強度較高巖基設(shè)計所考慮的內(nèi)容基巖體需要有足夠的承載能力，以保證在上部建筑物荷載作用下不產(chǎn)生碎裂或蠕變破壞；在外荷載作用下，由巖石的彈性應(yīng)變和軟弱夾層的非彈性壓縮產(chǎn)生的巖石地基沉降值應(yīng)該滿足建筑物安全與正常使用的要求；確保由交錯結(jié)構(gòu)面形成的巖石塊體在外荷載作用下不會發(fā)生滑動破壞，這種情況通常發(fā)生在高陡巖石邊坡上的基礎(chǔ)工程中。巖基設(shè)計所考慮的內(nèi)容基巖體需要有足夠的承載能力，以保證在上部巖基類型(a)墻下無大放腳基礎(chǔ)：承載較小(b)預(yù)制柱直接插入巖體

：預(yù)制柱(c)錨桿基礎(chǔ)

：抗拔或抵抗彎矩(d)嵌巖樁基礎(chǔ)

：端承樁或端承摩擦樁巖基類型(a)墻下無大放腳基礎(chǔ)：承載較小主要內(nèi)容巖石地基工程概述巖基變形與沉降巖基承載力確定巖基穩(wěn)定性分析巖石地基加固主要內(nèi)容巖石地基工程概述為什么要討論巖基應(yīng)力？一是將地基中的應(yīng)力水平與巖體強度比較，以判斷是否已經(jīng)發(fā)生破壞；二是利用地基中的應(yīng)力水平計算地基的沉降值。為什么要討論巖基應(yīng)力？一是將地基中的應(yīng)力水平與巖體強度比較，集中荷載作用下均質(zhì)各向同性巖石地基集中荷載作用下彈性半平面體中的應(yīng)力計算

布辛奈斯克解，1885年集中荷載作用下均質(zhì)各向同性巖石地基集中荷載作用下彈性半平面體線荷載作用下均質(zhì)各向同性巖石地基線荷載作用下彈性半平面體中的應(yīng)力計算

線荷載作用下均質(zhì)各向同性巖石地基線荷載作用下彈性半平面體中的雙層巖石地基中應(yīng)力分布上軟下硬時，將主要由上層巖石承擔(dān)，符合剛度分配原理；上下模量比為1時，其分布符合Boussinesq解；上下模量比增大至100時，下臥軟弱巖層中的附加應(yīng)力就小得可以忽略不計了，即外荷載全部由上部巖層承擔(dān)。雙層巖石地基中應(yīng)力分布上軟下硬時，將主要由上層巖石承擔(dān)，符合橫觀各向同性巖石地基等效橫觀各向同性介質(zhì)橫觀各向同性巖石地基等效橫觀各向同性介質(zhì)巖石地基沉降基本類型由巖石本身的變形、結(jié)構(gòu)面的閉合與變形以及少數(shù)粘土夾層的壓縮三個部分組合形成的地基沉降。由于巖石塊體沿結(jié)構(gòu)面剪切滑動產(chǎn)生的地基沉降。與時間有關(guān)的地基沉降，主要發(fā)生在軟弱巖石地基和脆性巖石地基中。巖石地基沉降基本類型由巖石本身的變形、結(jié)構(gòu)面的閉合與變形以及不同地質(zhì)條件下巖石地基的沉降計算

不同地質(zhì)條件下巖石地基的沉降計算主要內(nèi)容巖石地基工程概述巖基變形與沉降巖基承載力確定巖基穩(wěn)定性分析巖石地基加固主要內(nèi)容巖石地基工程概述巖基承載力概念極限承載力地基處于極限平衡狀態(tài)時，所能承受的荷載即為極限承載力。

容許承載力在保證地基穩(wěn)定的條件下，建筑物的沉降量不超過容許值時，地基單位面積上所能承受的荷載即為設(shè)計采用的容許承載力。

巖基承載力概念極限承載力《建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范》方法——巖石地基承載力特征值（kPa）；

——巖石飽和單軸抗壓強度標準值（kPa）；

——折減系數(shù)，根據(jù)巖體完整程度以及結(jié)構(gòu)面的間距、寬度、產(chǎn)狀和組合，由地區(qū)經(jīng)驗確定。無經(jīng)驗時，對完整巖體可取0.5；對較完整巖體可取0.2~0.5；對破碎巖體可取0.1~0.2?！督ㄖ鼗A(chǔ)規(guī)范》方法巖體完整程度劃分巖體完整程度劃分按試驗確定巖基承載力采用巖體現(xiàn)場荷載試驗確定按室內(nèi)單軸抗壓強度確定地基承載力為巖體裂隙影響系數(shù)為巖坡影響系數(shù)按試驗確定巖基承載力采用巖體現(xiàn)場荷載試驗確定巖基承載力理論公式太薩基公式b為基礎(chǔ)底寬q為基礎(chǔ)旁側(cè)荷載巖基承載力理論公式太薩基公式巖基承載力理論公式科茨公式b為基礎(chǔ)底寬q為基礎(chǔ)旁側(cè)荷載巖基承載力理論公式科茨公式碎裂巖體地基承載力碎裂巖體地基承載力邊坡巖石地基對于坡角小于的邊坡而言，地基上的容許荷載一般由其地基承載力和容許沉降控制對于坡角大于的邊坡，則一般由邊坡的穩(wěn)定條件控制地基上的容許荷載，很少需要驗算其地基承載力。邊坡巖石地基對于坡角小于的邊坡而言，地基上的容許邊坡巖石地基邊坡巖石地基

緩傾結(jié)構(gòu)面巖石地基的承載力

緩傾結(jié)構(gòu)面巖石地基的承載力雙層巖石地基破壞模式雙層巖石地基破壞模式巖溶地基承載力巖溶地區(qū)地基失效主要原因：一是在工程選址階段沒有探查到地基范圍內(nèi)的洞穴，地基設(shè)計沒有考慮洞穴的影響；二是沒有充分考慮到洞穴對地基承載力和沉降的影響。

巖溶地基承載力巖溶地區(qū)地基失效主要原因：巖溶地基處治措施詳細的工程勘察梁板跨越換填強夯樁基礎(chǔ)巖溶地基處治措施詳細的工程勘察主要內(nèi)容巖石地基工程概述巖基變形與沉降巖基承載力確定巖基穩(wěn)定性分析巖石地基加固主要內(nèi)容巖石地基工程概述巖基抗滑穩(wěn)定壩基失穩(wěn)的三種情況第一種：巖基中的巖體強度遠遠大于壩體混凝土強度，同時巖體堅固完整且無顯著的軟弱結(jié)構(gòu)面。這時大壩的失穩(wěn)多半是沿壩體與巖基接觸處產(chǎn)生，這種破壞形式稱為表層滑動破壞。巖基抗滑穩(wěn)定壩基失穩(wěn)的三種情況巖基抗滑穩(wěn)定壩基失穩(wěn)的三種情況第二種：在巖基內(nèi)部存在著節(jié)理、裂隙和軟弱夾層，或者存在著其它不利于穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面。在此情況下巖基容易產(chǎn)生深層滑動。巖基抗滑穩(wěn)定壩基失穩(wěn)的三種情況巖基抗滑穩(wěn)定壩基失穩(wěn)的三種情況第三種：混合滑動；有時還會產(chǎn)生所謂混合滑動的破壞形式，即大壩失穩(wěn)時一部分沿著混凝土與巖基接觸面滑動，另一部分則沿巖體中某一滑動面產(chǎn)生滑動．因此，混合滑動的破壞形式實際上是介于上述兩種破壞形式之間的情況。巖基抗滑穩(wěn)定壩基失穩(wěn)的三種情況重力壩表層滑動穩(wěn)定性計算《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》抗剪強度公式V為壩體總垂直荷載H為壩體總水平荷載U為壩底揚壓力f為接觸面摩擦系數(shù)重力壩表層滑動穩(wěn)定性計算《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》重力壩表層滑動穩(wěn)定性計算《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》抗剪斷強度公式f’為界面抗剪斷摩擦系數(shù)c為界面抗剪斷凝聚力F為壩基截面積重力壩表層滑動穩(wěn)定性計算《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》重力壩深層滑動穩(wěn)定性計算壩基內(nèi)滑面傾向上游重力壩深層滑動穩(wěn)定性計算壩基內(nèi)滑面傾向上游重力壩深層滑動穩(wěn)定性計算壩基內(nèi)滑面傾向上游重力壩深層滑動穩(wěn)定性計算壩基內(nèi)滑面傾向上游重力壩深層滑動穩(wěn)定性計算壩基內(nèi)滑面傾向下游塊體1塊體2=+重力壩深層滑動穩(wěn)定性計算壩基內(nèi)滑面傾向下游塊體1塊體2=+重力壩深層滑動穩(wěn)定性計算等K法計算的兩種處理方法不按塊體極限平衡狀態(tài)計算的等K法重力壩深層滑動穩(wěn)定性計算等K法計算的兩種處理方法不按塊體極限重力壩深層滑動穩(wěn)定性計算等K法計算的兩種處理方法按塊體極限平衡狀態(tài)計算的等K法降低滑面強度指標，聯(lián)立求解K重力壩深層滑動穩(wěn)定性計算等K法計算的兩種處理方法按塊體極限平主要內(nèi)容巖石地基工程概述巖基變形與沉降巖基承載力確定巖基穩(wěn)定性分析巖石地基加固主要內(nèi)容巖石地基工程概述巖基選址的前提盡量避開：構(gòu)造破碎帶斷層軟弱夾層節(jié)理裂隙密集帶溶洞發(fā)育地段巖基選址的前提盡量避開：巖基處理要求地基巖體應(yīng)具有均一的彈性模量和足夠的抗壓強度。盡量減少絕對沉降量和地基各部位間出現(xiàn)的拉應(yīng)力和應(yīng)力集中現(xiàn)象；避免傾覆、滑動和斷裂可能?；A(chǔ)與地基之間要保證結(jié)合緊密，有足夠的抗剪強度，不致因承受水壓力、土壓力、地震力或其他推力，沿著某些抗剪強度低的軟弱結(jié)構(gòu)面滑動。如為壩基，則要求有足夠的抗?jié)B能力，使庫體蓄水后不致產(chǎn)生大量滲漏，避免增高壩基揚壓力和惡化地質(zhì)條件，導(dǎo)致壩基不穩(wěn)。巖基處理要求地基巖體應(yīng)具有均一的彈性模量和足夠的抗壓強度。盡巖基處理方法(1)采用挖、掏、填（回填混凝土）的處理巖基內(nèi)斷層、軟弱帶或局部破碎帶；(2)采用固結(jié)灌漿以加強巖體的整體性，可使基巖整體彈性模量提高1~2倍，可控制基巖變形，并提高巖基強度（承載力）；(3)增加基礎(chǔ)開挖深度或采用錨桿與插筋等方法提高巖體的力學(xué)強度。巖