地基稳定性分析

建筑地基的稳定性分析和评价《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)4.1.11第3款规定应“分析和评价地基的稳定性……”，由于该部分内容在规范中较分散，各位同行在岩土工程勘察报告编写时，往往感到无从下笔，现归纳如下，供参考，不当之处望不吝赐教。一、 地基稳定性地基稳定性是指主要受力层的岩土体在外部荷载作用下沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度，避免由此地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。按照(GB50021-2001)(2009年版)14.1.3、14.1.4规定，岩土体的变形、强度和稳定应在定性分析的基础上进行定量分析。评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算，评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。二、 地基稳定性分析评价内容影响地基稳定性的因素，主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建(构)筑物特征等。一般情况下，需要对经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等建(构)筑物进行地基稳定性评价。通常情况下，涉及到主要的内容有：(1)岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质，地层结构。特别是有特殊性岩土，隐伏的破碎或断裂带，地下水渗流等特殊情况;(2)地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上，建(构)筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。按照《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)规定，对山东地区该问题常见的几种情况罗列如下：1、 地基承载力计算与验算验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满足要求。应严格按照《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)5.2和《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)8.2.6〜8等条款执行。2、 变形验算建筑物的地基变形计算值，不应大于建筑物地基允许变形值。在勘察阶段往往建筑物特征参数不明确，一味要求勘察报告中能有准确的结论也勉为其难，但在岩土工程勘察报告中应提供符合规范要求的岩土变形参数，供上部结构计算条件具备时按照(GB50007-2011)5.3、(JGJ72-2004)8.2.9〜12和《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)有关条款计算。3、 基础埋置深度的确定对高层建筑和高耸构筑物基础的埋置深度，应满足地基承载力、变形和稳定性要求。位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑稳定性要求。天然地基上的箱形或或筏形基础埋置深度不宜小于1/15H；桩箱或桩筏基础不宜小于1/18H，H为建筑物高度。4、 位于稳定土坡坡顶上的建筑应根据建(构)筑物基础形式，按照(6850007-2011)5.4.1〜2有关规定确定基础距坡顶边缘的距离和基础埋深。需要时，还应按照《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)5.1〜3有关规定验算坡体的稳定性。验算方法对均质土可采用圆弧滑动条分法，发育软弱结构面、软弱夹层及层状膨胀岩土时，应按最不利的滑动面验算。当坡体中分布膨胀岩土时应考虑坡体含水量变化的影响；具有胀缩裂缝和地裂缝的膨胀土边坡，应进行沿裂缝滑动的验算。5、 受水平力作用的建(构)筑物山区应防止平整场地时大挖大填引起滑坡；岸边工程应考虑冲刷、因建筑物兴建及堆载引起地基失稳。6、 土岩组合地基该类地基下卧基岩面为单向倾斜时，应描述岩面坡度、基底下的土层厚度、岩土界面上是否存在软弱层(如泥化带)。7、 岩石地基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；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；当基础附近有临空面时，应验算向临空面倾覆和滑移稳定性。岩土工程勘察报告中，应提供岩层产状、岩石坚硬程度、岩体完整程度、岩体基本质量等级，以及软弱结构面特征等。8、 软弱地基首先，应判定地基产生失稳和不均匀变形的可能性；当工程位于池塘、河岸、边坡附近时，应验算其稳定性。其次，其承载力特征值应根据室内试验、原位测试、当地经验结合地层物理力学特征和建(构)筑物特征以及施工方法和程序等多因素综合确定。该类地基应按照(GB50007-2011)第7章和《软土地区岩土工程勘察规程》(JGJ83-2011)7.2〜4有关规定分析评价其稳定性；抗震设防烈度等于或大于7度的厚层软土分布区，应按照(JGJ83-2011)第6章判别软土震陷的可能性和估算震陷量。9、 存在液化土层的地基地面下存在饱和砂土和饱和粉土时，除6度外，应进行液化判别。按照(GB50011-2010)4.3.3〜6规定进行。10、 岩溶和土洞在碳酸盐岩为主的可溶性岩石地区，当存在岩溶(溶洞、溶蚀裂隙等)、土洞等现象时，应考虑其对地基稳定的影响。按照(GB50021-2001)5.1.10〜12和《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)6.6的规定分析评价地基稳定性。11、 填土当地基主要受力层中有填土分布时，如填土底面的天然坡度大于20%时，应验算其稳定性。12、 桩土复合地基对需验算复合地基稳定性的工程，提供桩间土、桩身的抗剪强度。13、 桩基应选择较硬土层作为桩端持力层。嵌岩桩深度应综合荷载、上覆土层、基岩、桩径、桩长诸因素确定；嵌岩灌注桩桩端以下3倍桩径且不小于5m范围内应无软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布，且桩底应力扩散范围内应无临空面。当基桩持力层为倾斜地层，基岩面凹凸不平或岩土中有洞穴时，应评价桩基的稳定性，并提出处理措施的建议。14、 箱形基础箱形基础地基的破坏形式，除地基内饱和松砂在地震液化和局部软弱夹层侧向的问题外，它的破坏形式主要表现在偏心时水平荷载下的整体倾斜或倾覆。一般情况下，该类基础形式均匀地基同时满足以下条件时，可不进行地基稳定性分析评价：基础边缘最大压力不超过地基承载力特征值20%；在抗震设防区，考虑了瞬时作用的地震力，同时基础埋置深度不小于1/10H；偏心距小于或等于1/R。6特殊条件下，应根据地基岩土条件和地质环境条件进行分析评价。15、 地下水的影响当场地内地下水位升降时，应考虑可能引起地基土的回弹、附加沉降和附加的托浮力对地基的影响；对软质岩石、强风化岩石、残积土、湿陷土、膨胀岩土和盐渍土，应评价地下水的聚集和散失所产生的软化、崩解、湿陷、胀缩和潜蚀的有害作用。四、地基稳定性验算方法1、地基整体稳定性验算方法在竖向和水平荷载共同作用下，当不能确定最危险滑动面时，对于均匀地基，一般采用极限平衡理论的圆弧滑动条分法。应满足下式要求：Mr/Ms^FsMr——抗滑力矩（kN・m）Ms——滑动力矩（kN・m）FS——抗滑稳定安全系数。当滑动面为圆弧时，取1.2；当滑动面为平面时取1.3。2、抗水平滑动验算对于承受较大水平推力、地基可能发生侧向滑动的建（构）筑物，应满足下式要求：e/hnf<SE——水平抗力（kN）H——作用于基础底面的水平推力（kN）FS——抗滑稳定安全系数。当滑动面为圆弧时，取1.2〜1.3。目前国际上关于刚性桩复合地基支承路堤的稳定分析方法是英国加筋土及加筋填土规范（《Codeofpracticeforstrengthened/reinforcedsoilsandotherfills》BS8006：1995）[1。7]对于桩-网支承路堤的整体稳定性提出了建议方法，即仍采用传统的复合地基稳定分析方法进行计算，当桩体和加筋垫层存在时，将滑动面经过的桩的作用按下法考虑，如图1-12所示，即将滑动面以下桩的竖向承载力作为阻滑力作用在滑动面上，而不是考虑桩体截面的抗剪强度，对于加筋垫层考虑其最大张拉力提供抗滑贡献，具体计算模式见图1-12。采用传统的复合地基稳定分析方法计算时，通常采用有效应力参数，并考虑孔隙水压力，但如果进行短期稳定分析，则应采用不排水条件下的参数。为保证路堤的整体稳定性，需要满足如下条件：Md<Mrs+Mrp+Mrr式中，Md为土体滑动力矩；Mrs为土体抗滑力矩；MRp为桩体提供的抗滑力矩；Mrr为加筋垫层提供的抗滑力矩。其中土体滑动力矩Md为：M=[Z（W+bw）sina]RD iisi id土体抗滑力矩Mrs为：M=[£{cbseca+（（W+bw）cosa-ubseca）tan甲}]RRS iii iisi iiii cvid桩体提供的抗滑力矩m为：RPMRP=£FpXP加筋垫层提供的抗滑力矩Mrr为:Mrr=TY