岩体力学-第7讲-岩石地基工程课件

第7章

岩石地基工程

俞缙

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岩体力学第7章

岩石地基工程

俞缙

bugyu0717@h主要内容岩石地基工程概述岩基变形与沉降岩基承载力确定岩基稳定性分析岩石地基加固主要内容岩石地基工程概述岩基工程特点相对土质地基，可承担较大荷载，强度较高岩基中不连续面可能明显削弱岩基强度岩基总体变形较小，但需考虑岩石脆性破坏岩基工程特点相对土质地基，可承担较大荷载，强度较高岩基设计所考虑的内容基岩体需要有足够的承载能力，以保证在上部建筑物荷载作用下不产生碎裂或蠕变破坏；在外荷载作用下，由岩石的弹性应变和软弱夹层的非弹性压缩产生的岩石地基沉降值应该满足建筑物安全与正常使用的要求；确保由交错结构面形成的岩石块体在外荷载作用下不会发生滑动破坏，这种情况通常发生在高陡岩石边坡上的基础工程中。岩基设计所考虑的内容基岩体需要有足够的承载能力，以保证在上部岩基类型(a)墙下无大放脚基础：承载较小(b)预制柱直接插入岩体

：预制柱(c)锚杆基础

：抗拔或抵抗弯矩(d)嵌岩桩基础

：端承桩或端承摩擦桩岩基类型(a)墙下无大放脚基础：承载较小主要内容岩石地基工程概述岩基变形与沉降岩基承载力确定岩基稳定性分析岩石地基加固主要内容岩石地基工程概述为什么要讨论岩基应力？一是将地基中的应力水平与岩体强度比较，以判断是否已经发生破坏；二是利用地基中的应力水平计算地基的沉降值。为什么要讨论岩基应力？一是将地基中的应力水平与岩体强度比较，集中荷载作用下均质各向同性岩石地基集中荷载作用下弹性半平面体中的应力计算

布辛奈斯克解，1885年集中荷载作用下均质各向同性岩石地基集中荷载作用下弹性半平面体线荷载作用下均质各向同性岩石地基线荷载作用下弹性半平面体中的应力计算

线荷载作用下均质各向同性岩石地基线荷载作用下弹性半平面体中的双层岩石地基中应力分布上软下硬时，将主要由上层岩石承担，符合刚度分配原理；上下模量比为1时，其分布符合Boussinesq解；上下模量比增大至100时，下卧软弱岩层中的附加应力就小得可以忽略不计了，即外荷载全部由上部岩层承担。双层岩石地基中应力分布上软下硬时，将主要由上层岩石承担，符合横观各向同性岩石地基等效横观各向同性介质横观各向同性岩石地基等效横观各向同性介质岩石地基沉降基本类型由岩石本身的变形、结构面的闭合与变形以及少数粘土夹层的压缩三个部分组合形成的地基沉降。由于岩石块体沿结构面剪切滑动产生的地基沉降。与时间有关的地基沉降，主要发生在软弱岩石地基和脆性岩石地基中。岩石地基沉降基本类型由岩石本身的变形、结构面的闭合与变形以及不同地质条件下岩石地基的沉降计算

不同地质条件下岩石地基的沉降计算主要内容岩石地基工程概述岩基变形与沉降岩基承载力确定岩基稳定性分析岩石地基加固主要内容岩石地基工程概述岩基承载力概念极限承载力地基处于极限平衡状态时，所能承受的荷载即为极限承载力。

容许承载力在保证地基稳定的条件下，建筑物的沉降量不超过容许值时，地基单位面积上所能承受的荷载即为设计采用的容许承载力。

岩基承载力概念极限承载力《建筑地基基础规范》方法——岩石地基承载力特征值（kPa）；

——岩石饱和单轴抗压强度标准值（kPa）；

——折减系数，根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和组合，由地区经验确定。无经验时，对完整岩体可取0.5；对较完整岩体可取0.2~0.5；对破碎岩体可取0.1~0.2。《建筑地基基础规范》方法岩体完整程度划分岩体完整程度划分按试验确定岩基承载力采用岩体现场荷载试验确定按室内单轴抗压强度确定地基承载力为岩体裂隙影响系数为岩坡影响系数按试验确定岩基承载力采用岩体现场荷载试验确定岩基承载力理论公式太萨基公式b为基础底宽q为基础旁侧荷载岩基承载力理论公式太萨基公式岩基承载力理论公式科茨公式b为基础底宽q为基础旁侧荷载岩基承载力理论公式科茨公式碎裂岩体地基承载力碎裂岩体地基承载力边坡岩石地基对于坡角小于的边坡而言，地基上的容许荷载一般由其地基承载力和容许沉降控制对于坡角大于的边坡，则一般由边坡的稳定条件控制地基上的容许荷载，很少需要验算其地基承载力。边坡岩石地基对于坡角小于的边坡而言，地基上的容许边坡岩石地基边坡岩石地基

缓倾结构面岩石地基的承载力

缓倾结构面岩石地基的承载力双层岩石地基破坏模式双层岩石地基破坏模式岩溶地基承载力岩溶地区地基失效主要原因：一是在工程选址阶段没有探查到地基范围内的洞穴，地基设计没有考虑洞穴的影响；二是没有充分考虑到洞穴对地基承载力和沉降的影响。

岩溶地基承载力岩溶地区地基失效主要原因：岩溶地基处治措施详细的工程勘察梁板跨越换填强夯桩基础岩溶地基处治措施详细的工程勘察主要内容岩石地基工程概述岩基变形与沉降岩基承载力确定岩基稳定性分析岩石地基加固主要内容岩石地基工程概述岩基抗滑稳定坝基失稳的三种情况第一种：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。这时大坝的失稳多半是沿坝体与岩基接触处产生，这种破坏形式称为表层滑动破坏。岩基抗滑稳定坝基失稳的三种情况岩基抗滑稳定坝基失稳的三种情况第二种：在岩基内部存在着节理、裂隙和软弱夹层，或者存在着其它不利于稳定的结构面。在此情况下岩基容易产生深层滑动。岩基抗滑稳定坝基失稳的三种情况岩基抗滑稳定坝基失稳的三种情况第三种：混合滑动；有时还会产生所谓混合滑动的破坏形式，即大坝失稳时一部分沿着混凝土与岩基接触面滑动，另一部分则沿岩体中某一滑动面产生滑动．因此，混合滑动的破坏形式实际上是介于上述两种破坏形式之间的情况。岩基抗滑稳定坝基失稳的三种情况重力坝表层滑动稳定性计算《混凝土重力坝设计规范》抗剪强度公式V为坝体总垂直荷载H为坝体总水平荷载U为坝底扬压力f为接触面摩擦系数重力坝表层滑动稳定性计算《混凝土重力坝设计规范》重力坝表层滑动稳定性计算《混凝土重力坝设计规范》抗剪断强度公式f’为界面抗剪断摩擦系数c为界面抗剪断凝聚力F为坝基截面积重力坝表层滑动稳定性计算《混凝土重力坝设计规范》重力坝深层滑动稳定性计算坝基内滑面倾向上游重力坝深层滑动稳定性计算坝基内滑面倾向上游重力坝深层滑动稳定性计算坝基内滑面倾向上游重力坝深层滑动稳定性计算坝基内滑面倾向上游重力坝深层滑动稳定性计算坝基内滑面倾向下游块体1块体2=+重力坝深层滑动稳定性计算坝基内滑面倾向下游块体1块体2=+重力坝深层滑动稳定性计算等K法计算的两种处理方法不按块体极限平衡状态计算的等K法重力坝深层滑动稳定性计算等K法计算的两种处理方法不按块体极限重力坝深层滑动稳定性计算等K法计算的两种处理方法按块体极限平衡状态计算的等K法降低滑面强度指标，联立求解K重力坝深层滑动稳定性计算等K法计算的两种处理方法按块体极限平主要内容岩石地基工程概述岩基变形与沉降岩基承载力确定岩基稳定性分析岩石地基加固主要内容岩石地基工程概述岩基选址的前提尽量避开：构造破碎带断层软弱夹层节理裂隙密集带溶洞发育地段岩基选址的前提尽量避开：岩基处理要求地基岩体应具有均一的弹性模量和足够的抗压强度。尽量减少绝对沉降量和地基各部位间出现的拉应力和应力集中现象；避免倾覆、滑动和断裂可能。基础与地基之间要保证结合紧密，有足够的抗剪强度，不致因承受水压力、土压力、地震力或其他推力，沿着某些抗剪强度低的软弱结构面滑动。如为坝基，则要求有足够的抗渗能力，使库体蓄水后不致产生大量渗漏，避免增高坝基扬压力和恶化地质条件，导致坝基不稳。岩基处理要求地基岩体应具有均一的弹性模量和足够的抗压强度。尽岩基处理方法(1)采用挖、掏、填（回填混凝土）的处理岩基内断层、软弱带或局部破碎带；(2)采用固结灌浆以加强岩体的整体性，可使基岩整体弹性模量提高1~2倍，可控制基岩变形，并提高岩基强度（承载力）；(3)增加基础开挖深度或采用锚杆与插筋等方法提高岩体的力学强度。岩