《水工地质6地基与边坡稳定.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水工地质6地基与边坡稳定.ppt（41页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第六章第六章 地基与边坡稳定的地基与边坡稳定的工程地质分析工程地质分析第一节第一节 岩质地基稳定分析岩质地基稳定分析本章结构本章结构第二节第二节 岩质边坡稳定问题岩质边坡稳定问题第一节第一节 岩质地基岩质地基稳定分析稳定分析 地基的工程地质问题可分为土质地基和岩质地基两类。地基的工程地质问题可分为土质地基和岩质地基两类。早期人们认为，岩质地基对大多数工程类型而言都有足够早期人们认为，岩质地基对大多数工程类型而言都有足够的承载能力，但实际上，岩质地基失稳导致建筑损毁的事的承载能力，但实际上，岩质地基失稳导致建筑损毁的事例也不少，加拿大特朗斯康谷仓事故就是明显一例。例也不少，加拿大特朗斯康谷仓事故
2、就是明显一例。加拿加拿大特大特朗斯朗斯康谷康谷仓事仓事故故1911一、岩质地基洞穴问题及其分析 1 1洞穴问题洞穴问题 岩岩质质地基中的洞穴主要包括三地基中的洞穴主要包括三类类，即：，即：可可溶溶岩岩区区的的溶溶洞洞；构构造造发发育育区区中中被被淘淘空空的的构构造造裂裂隙隙段段；人工洞穴如人工洞穴如矿矿洞、隧洞等。洞、隧洞等。洞洞穴穴以以上上修修建建工工程程时时，洞洞顶顶岩岩石石会会在在基基础础荷荷载载引引发发的的附附加加应应力力P PZ Z作作用用下下发发生生变变形形，甚甚至至破破裂裂塌塌陷陷，引引发发地地基基失失效，危及建筑的安全稳定。效，危及建筑的安全稳定。2 2洞穴稳定性分析洞穴稳定性
3、分析 岩岩质质地地基基洞洞穴穴稳稳定定的的关关键键是是基基础础底底面面到到洞洞穴穴顶顶的的岩岩体体厚厚度度达达到到可可维维持持稳稳定定的的安安全全值值，即即建建筑筑基基础础下下的的岩岩体体厚度大于安全厚度厚度大于安全厚度Z Z0 0。如如右右图图，假假定定建建筑筑基基础础底底宽宽为为b b，荷荷载载为为P P0 0，附附加加应应力力扩扩散散角角为为，则则至至基基础础下下ZZ深深度度时时，附附加加应应力力为为P PZ Z P PZ ZP P0 0ZZb b 一一般般认认为为：坚坚硬硬岩岩体体中中P PZ Z=0.2P=0.2P0 0；软软弱弱岩岩体体中中P PZ Z=0.1P=0.1P0 0时时
4、，岩岩体体不不会会发发生生大大的的变变形形与与产产生生新新的的裂裂隙隙，故故 而据而据经验经验 =30 =30 一般岩体；一般岩体；=40 =40 坚坚固完整岩体固完整岩体为为安全安全见见，通常所有岩体取，通常所有岩体取=30=30故有，故有，坚坚硬岩体（花硬岩体（花岗岗岩、石英岩）岩、石英岩）软软弱岩体（泥灰岩、千枚岩）弱岩体（泥灰岩、千枚岩）二、岩质地基沉降变形 岩岩质质地地基基在在上上部部荷荷载载下下可可产产生生受受压压变变形形，最最简简单单的的情情况况是是受受到到铅铅垂垂向向下下的的单单轴轴应应力力作作用用而而产产生生压压缩缩。常常识识与与经经验验告告诉诉我我们们，未未破破坏坏前前的的
5、变变形形量量均均处处在在弹弹性性变变形形阶阶段段，故故压压缩缩变变形形量量一一是是与与附附加加应应力力大大小小有有关关系系，另另一一个个则是与岩石的弹性模量有关系。则是与岩石的弹性模量有关系。理解关理解关键键：均均布布荷荷载载产产生生的的附附加加应应力力在在基基础础中中心心线线下最大。下最大。沉降沉降变变形均形均发发生于生于弹弹性性变变形形阶阶段。段。详见弹详见弹性力学性力学1 1岩质地基内附加应力岩质地基内附加应力P PZ Z的分布的分布 假假定定岩岩质质地地基基承承受受的的是是均均布布荷荷载载P P0 0，基基础础宽宽度度为为b b，则则地地基基内内各各处处的的附附加加应应力力P PZ Z
6、在在中中心心线线上上是是最最大大的的，由由弹弹性性力学和工程力学和工程实实践践经验经验可知，一般当可知，一般当：Z=0.5b Z=0.5b时时，P PZ Z=0.5P=0.5P0 0 Z=2.5b Z=2.5b时时，P PZ Z=0.2P=0.2P0 0 Z=5b Z=5b时时，P PZ Z=0.05P=0.05P0 0 P P0 0P PZ ZZ Zb b2 2岩基地基沉降量计算岩基地基沉降量计算 以岩石以岩石弹弹性模量性模量计计算公式可知：算公式可知：对对于于岩岩质质地地基基而而言言，就就是是垂垂向向沉沉降降量量，具具体体到到岩岩质质地地基，基，则则有有 当当某某深深度度处处的的岩岩层层（
7、可可天天然然也也可可人人工工分分层层）厚厚为为h h时时，沉降沉降变变形量形量应为应为：当当已已知知岩岩基基受受压压层层范范围围（一一般般取取P PZ Z=0.1P=0.1P0 0范范围围内内的的深深度度）内内岩岩基基各各分分层层的的EiEi值值（原原位位试试验验确确定定），各各分分层层的的厚厚度度及及各各层层的的平平均均附附加加应应力力时时，地地基基岩岩体体在在基基础础荷荷载载P P0 0下下的的沉沉降降变变形形值值就就为为：三、不良岩质地基处理措施三、不良岩质地基处理措施 1 1清清基基：即即清清除除地地基基表表面面的的风风化化层层和和破破碎碎岩岩块块，建建筑筑等等级级不同，清基程度不同。
8、不同，清基程度不同。超高超高层层建筑：重型建筑：重型设备设备（水（水压压机等）、高大机等）、高大砼矾砼矾、重型、重型桥桥梁基梁基础础 清到微清到微风风化化层层甚至完整基岩上甚至完整基岩上 中、小型工程中、小型工程只只须须清到弱清到弱风风化化层层甚至甚至强强风风化化层层 2 2固固结结灌灌浆浆：即即钻钻孔孔灌灌注注水水泥泥砂砂浆浆入入裂裂隙隙中中，胶胶结结加加固固岩体。岩体。3 3锚固锚固：地基岩体中有控制性大型滑移面地基岩体中有控制性大型滑移面时时用。用。4 4砼砼塞塞、砼砼键键加加固固法法：用用井井、硐硐、槽槽开开挖挖，再再灌灌注注形形成成塞。塞。第二节第二节 岩质边坡岩质边坡稳定问题稳定问
9、题 自然界的边坡按其岩土性质也可自然界的边坡按其岩土性质也可分为岩质边坡和土质边坡两类。土质分为岩质边坡和土质边坡两类。土质边坡的稳定问题属于土力学处理的经边坡的稳定问题属于土力学处理的经典问题。而岩质边坡问题则属于工程典问题。而岩质边坡问题则属于工程地质学研究的对象。地质学研究的对象。一、岩质边坡的破坏类型一、岩质边坡的破坏类型 包括崩塌和滑坡两种类型。包括崩塌和滑坡两种类型。1 1崩塌崩塌 陡峻陡峻边边坡上巨大岩坡上巨大岩块块在重力作用下突在重力作用下突发发式地翻式地翻滚滚跌落。跌落。崩塌是一种拉裂破坏，崩塌是一种拉裂破坏，发发生生时时要求要求边边坡上部有拉坡上部有拉应应力的集力的集中中现
10、现象，即象，即产产生拉生拉应应力区。力区。坡坡角角大大小小不不同同，拉拉应应力力区区范范围围不不同同，一一般般坡坡角角越越大大，拉拉应应力区范力区范围围也越大，越易也越大，越易产产生崩塌。生崩塌。30300 045450 090900 0 崩塌崩塌规规模也可以模也可以较较大，由此大，由此产产生生较较强强的破坏性的破坏性导导致巨致巨大的生命大的生命财产损财产损失失.2 2滑坡滑坡定义：定义：斜坡岩土体在重力作用下去失原有稳定性，沿斜坡岩土体在重力作用下去失原有稳定性，沿斜坡内某些软弱滑移面作整体下滑破坏的现象（典型剪切斜坡内某些软弱滑移面作整体下滑破坏的现象（典型剪切破坏）。破坏）。岩岩质质边边
11、坡坡：软软弱弱滑滑移移面面为为实际存在的结构面。实际存在的结构面。土质边坡：滑移面为不可土质边坡：滑移面为不可见的潜在面，计算时需假见的潜在面，计算时需假定。定。（1 1）滑坡的构成）滑坡的构成 图图3-9 3-9 滑坡要素及滑坡形态特征示意图滑坡要素及滑坡形态特征示意图11滑坡体；滑坡体；22滑坡周界；滑坡周界；33破裂壁；破裂壁；44滑坡台阶；滑坡台阶；55滑动面；滑动面；66滑动带；滑动带；77滑坡舌；滑坡舌；88滑动鼓丘；滑动鼓丘；99滑动轴；滑动轴；1010破裂缘；破裂缘；1111封闭洼地；封闭洼地；1212拉张拉张裂隙；裂隙；1313剪切裂隙；剪切裂隙；1414扇形裂隙；扇形裂隙；
12、1515鼓张裂隙；鼓张裂隙；1616滑坡床滑坡床 （2 2）滑坡的）滑坡的类类型型 依据不同，依据不同，类类型不同。型不同。依滑坡体依滑坡体规规模：模：小型：小型：3 300 300万万m m3 3牵引式滑坡牵引式滑坡 推动式滑坡推动式滑坡 依力学条件：依力学条件：牵牵引式滑坡引式滑坡，推推动动式滑坡式滑坡顺层滑坡顺层滑坡 切层滑坡切层滑坡 均质滑坡均质滑坡 依滑依滑动动面与面与结结构面的关系：构面的关系：顺层顺层滑坡滑坡，切切层层滑坡滑坡，均均质质滑坡滑坡二、岩质边坡稳定分析（滑坡稳定）二、岩质边坡稳定分析（滑坡稳定）岩质边坡能否滑移取决于边坡内部是否岩质边坡能否滑移取决于边坡内部是否有适宜
13、的软弱结构面以及结构面上的抗滑稳有适宜的软弱结构面以及结构面上的抗滑稳定性，而这种稳定性又受到地形、构造、岩定性，而这种稳定性又受到地形、构造、岩性、地下水情况以及气候因素的影响。显然：性、地下水情况以及气候因素的影响。显然：边坡越陡峻边坡越陡峻,岩体越破碎，胶结越松散，越易岩体越破碎，胶结越松散，越易形成边坡滑移。形成边坡滑移。工程地工程地质质研究中，岩研究中，岩质边质边坡坡稳稳定的分析方法有：定的分析方法有：地地质质地貌条件分析法；地貌条件分析法；工程地工程地质类质类比法（人工比法（人工边边坡的坡的设计设计分析）分析）；图图解分析法（极射赤平投影分析）解分析法（极射赤平投影分析）；稳稳定定
14、计计算法。算法。最常最常用用的的是是稳稳定定计计算法算法。显显然：然：K K1 1时时，边边坡坡稳稳定定 K K1 1时时，边边坡失坡失稳稳 K=1 K=1时时，边边坡坡处处于极限平衡状于极限平衡状态态。稳定计算法稳定计算法1 1方法原理方法原理 岩岩质边质边坡的坡的稳稳定定计计算是力学平衡算是力学平衡问题问题。即在某潜在。即在某潜在滑移面上，当滑滑移面上，当滑动动力力T T抗滑阻力抗滑阻力F F时时，边边坡就失去其抗坡就失去其抗滑滑稳稳定性，定性，该稳该稳定性用定性用稳稳定系数定系数k k来表示，即有：来表示，即有：（K K无量无量纲纲）单一直线型（倾斜平面）单一直线型（倾斜平面）复杂折线型
15、（折面型）复杂折线型（折面型）复合复合V V字型字型2 2滑移面形态分类滑移面形态分类：常常见见岩岩质边质边坡的滑移面形坡的滑移面形态态可分可分为为以下三种，主要是以下三种，主要是剖面上的形剖面上的形态态：后两种滑移面的后两种滑移面的稳稳定定计计算均比算均比较较复复杂杂，这这里只就里只就最最简单简单的的单单一直一直线线型滑移面的型滑移面的稳稳定定计计算作以分析。算作以分析。假假定定有有一一直直线线型型边边坡如右坡如右图图。滑滑动动体体abcabc中中hh变变形体高度形体高度LL滑移面滑移面长长度度 滑移面滑移面倾倾角角GG滑滑动动体重量体重量 3 3岩质边坡稳定计算岩质边坡稳定计算 G GF
16、F L La b c cT T N N h h 另另，经经实实验验测测定定，滑滑移移面面上上粘粘聚聚力力为为C C，岩岩体体内内摩摩擦擦角角，则则 下滑力下滑力:T=GsinT=Gsin抗滑力抗滑力(摩阻力摩阻力):):L La b c cT TN N h h而而（1 1）K K判据判据:当滑当滑动动体体处处于相于相对对静止状静止状态时态时，有，有:L La b c cT TN N h h显显然：当然：当C=0C=0时时 代入上式，得代入上式，得显然：显然：K1 K1 稳稳定定 K=1 K=1 极限平衡极限平衡 K1 K，就可以保，就可以保证证滑滑动动体不体不产产生滑生滑动动（实际实际是不存在
17、是不存在C=0C=0的情况的），的情况的），这这是削坡是削坡处处理的依据。理的依据。C0 C0时时，滑，滑动动体的体的稳稳定性取决于定性取决于和和h h的大小的大小.（2 2）h hmaxmax判据判据：当滑当滑动动体体处处于极限平衡状于极限平衡状态时态时 h h实实h hmaxmax 时时，边边坡失坡失稳稳 h h实实h hmaxmax 时时，边边坡极限平衡状坡极限平衡状态态 h h实实h hmaxmax 时时，边边坡坡稳稳定定 这这里的里的h h实际实际是极限平衡状是极限平衡状态态下，下，变变形体形体abcabc的最大高的最大高度，即度，即h hmaxmax，对实际边对实际边坡，其坡，其C C、和和值值均可均可实验测实验测定，定，而而值值可以量取或假可以量取或假设设，当，当这这些条件确定后，些条件确定后，h hmaxmax也就确也就确定了，此定了，此时时，就有，就有1 1填塞（含链）填塞（含链）2 2锚固锚固3 3砼挡墙砼挡墙 三、岩坡加固措施（针对中、小型滑坡，三、岩坡加固措施（针对中、小型滑坡，大、巨型尚无法处理）大、巨型尚无法处理）本章结束！本章结束！