岩体力学与岩体工程（十一）（新版）

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页六、坝基岩体的抗滑稳定计算实践表明，坚硬岩基滑动破坏的形式不同于柔软地基。前者的破坏往往受到岩体中的节理、裂隙、断层破碎带以及刚强结构面的空间方位及其互相间的组合形态所控制。因为岩基中天然岩体的强度，主要取决于岩体中各刚强结构面的分布情况及其组合形式，而不决定于个别岩石块体的极限强度。因此，在探讨岩基的强度与稳定性时，首先应该查明岩基中的各种结构面与刚强夹层位置、方向、性质以及搞清它们在滑移过程中所起的作用。岩体常常被各种类型的地质结构面切割成不同形状与大小的块体（结构体）。为了准确判断岩基中这些结构体的稳定性，必须考虑结构体周围滑动面与结构面的产状、面积以及结构体体积和各个边界面上的受力情况。按照过去经验以及室内模型实验的情况来看，大坝失稳形式主要有两种情况：第一种情况是岩基中的岩体强度远远大于坝体混凝土强度，同时岩体结实残破且无显著的刚强结构面，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，如图19-96所示；第二种情况是在岩基内部存在着节理、裂隙和刚强夹层，或者存在着其他不利于稳定的结构面，在此情况下岩基容易产生如图19-97所示的深层滑动。除了上述两种破坏形式之外，偶尔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。为此，研究此岩基抗滑稳定就成为防止岩基破坏的重要课题之一。目前评价岩基抗滑稳定，普通仍采用安全系数主意。（一）表层滑动稳定性计算演算表层滑动的抗滑安全系数时，可按坝体受力情况，分离求出坝体沿岩基表层的抗滑力与滑动力，然后计算两者之比即为安全系数，得式中：V垂直作使劲之和，包括坝基水压力（上扬压力）；H水平力之和；Fo-摩擦系数。在水工上，摩擦系数是将湿润岩体的平面置于斜面上而求得的，普通为0.6～0.8。上式没有考虑坝基与岩面间的粘聚力。而且往往基础与岩面的接触面砌成台阶状，并用砂浆与基础粘结，因此基础面上的抗剪强度可采用库仑方程，这样式(19-209)将改写为式中C0接触面上的粘聚力或混凝土与岩石间的粘聚力；A底面积。C0、F0般采用现场实验决定。上述的安全系数分析主意只是一个粗略的分析，向来采用安全系数时往往取较大的值。近年来，考虑到坝基剪应力的变化幅度较大，因而将上式改写为式中，γ=（二）深层滑动稳定性计算1．单斜滑移面倾向下游时(见图19-98a)Fs2．单斜滑移面倾向上游时(见图19-98b)Fs3．双斜滑移面时（见图19-98e）在这种情况下，计算抗滑稳定时将双斜滑移面所构成的楔体△ABC划分为两个楔体，即分离为△ABD和△BCD，其中，△ABD是属于单斜滑移面向下滑移的模型。为了抵御其下滑，可用抗力R将其支撑（见图19-98d）。△BCD则属于滑移面倾向上游的模型，它受到△ABD楔体695向下滑移的推力R(见图19-98e)。按照力的平衡原理可以计算出双滑移面时的抗滑安全系数为七、岩基的加固措施建造物的地基持久埋藏于地下，在囫囵地质历史中，它遭遇了地壳运动的影响，使岩体存在着褶皱、破碎和折断等现象，直接影响到建造物地基的选用。对于等级要求高的建造物来说，首先在选址时就应该尽量避免构造破碎带、断层、刚强夹层、节理裂隙密集带、溶洞发育等地段，将建造物选在最良好的岩基上。但实际上，任何地区都难以找到十分完美的地质条件，都存在着或多或少的缺陷。因此，普通的岩基都需要有一定的人工处理，方能确保建造物的安全。（一）处理过的岩基应该达到如下的要求(1)地基的岩体应具有均一的弹性模量和充足的抗压强度。尽量减少建造物修建后的绝对沉降量，要注重减少地基各部位浮上的拉应力和应力扩散现象，使建造物不致遭遇倾覆、滑动和断裂等威胁。(2)建造物的基础与地基之间要保证结合紧密，有充足的抗剪强度。使建造物不致因承受水压力、土压力、地震作用或其他推力，沿着某些抗剪强度低的刚强结构面滑动。如为坝基，则要求有充足的抗渗能力，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。（二）为了达到上述的要求，普通采用如下处理主意(1)当岩基内有断层、刚强带或局部破碎带时，则需将破碎或刚强部分，采用挖、掏、填（回填混凝土）的处理。(2)改善岩基的强度和变形，举行固结灌浆以加强岩体的整体性，提高岩基的承载能力，达到防止或减少不匀称沉降的目的，固结灌浆是处理岩基表层裂隙的最好主意，它可使基岩的整体弹性模量提高1～2倍，对加固岩基有显著的作用。(3)增强基础开挖深度或采用锚杆与插筋等主意以提高岩体的力学强度。(4)如若为坝基，因为蓄水后会造成坝底扬压力和坝基渗漏。为此，在坝基上游灌浆，做一道密实的防渗帷幕，并在帷幕后加设排水L或排水廊道，使坝基的渗漏量减少，扬压力降低，排除管涌等现象。帷幕灌浆普通用水泥浆或粘土浆灌注，偶尔也用热沥青浆灌注。(5)开挖和回填是处理岩基的最常用主意，对断层破碎带、刚强夹层、带状风化带等较为有效。若其位于表层，普通采用明挖、局部的用槽挖或洞挖等，必须使基础位于比较残破的坚硬岩体上，如遇破碎带不宽的小断层，可采用“搭桥”的主意，以跨过破碎带。如基础下有宽度在0.1—0.5m内的裂隙时，可以用一部分钢筋混凝土板铺盖，以越过裂缝，或者用混凝土塞使压力传至两端。对普通张开裂隙的处理，可沿裂隙凿成宽缝，作键槽回填混凝土。习题62决定岩基承载力的基本原则是。①岩基具有充足的强度，在荷载作用下，不会发生破坏②岩基只要求能够保证岩基的稳定即可③岩基不能产生过大的变形而影响上部建造物的安全与正常使用④岩基内不能有任何裂隙A．③B．①②C．②③D．①③提醒：岩基作为建造物的基础，首先应能承受上部的所有荷载，同时还应保证不会因为本身的变形而影响上部建造物的正常使用。答案：D63某岩基各项指标为：γ=25kN/m3，C=30kPa，φ=300，若荷载为条形荷载，宽度1m，则该岩基极限承载力理论值为。A.1550kPaB.1675kPaC.1725kPaD.1775kPa提醒：此题需要记住地基承载力的理论计算公式，qf—0.5ybN，+C-N。，其中的承载力系数分离为：N,=tan'(450+号)l,N,=5tan4詈，将相关参数代人后，按照所得数值挑选准确答案。答案：B64若岩基表层存在裂隙，为了加固岩基并提高岩基承载力，应使用哪一种加固措施？A．开挖回填B．钢筋混凝土板铺盖C．固结灌浆D．锚杆加固提醒：上述几种主意均可用于岩基加固，但使用条件有所区别。普通对于表层破碎带可采用常用的挖填法，或用锚杆增强结构强度，对于表层裂隙，固结灌浆主意对提高岩基承载力效果显然。答案：C65岩基内应力计算和岩基的沉降计算普通采用下面哪一种理论？A．弹性理论B．塑性理论C．弹塑性理论D．弹塑粘性理论提醒：目前岩基的应力和变形计算依然采用传统的弹性理论。答案：A66采用现场原位加载实验主意决定岩基承载力特征值时，对于微风化岩石及强风化岩石，由实验曲线决定的极限荷载需要除以多大的安全系数？A．2.5B．1.4C．3.0D．2.0提醒：对于本题所描述的情况，规范规定安全系数取3.0。答案：c67岩基表层存在断层破碎带时，采用下列何种加固措施比较好？A．灌浆加固B．锚杆加固C．水泥砂浆笼罩D．开挖回填提醒：对于这种情况，可供挑选的加固措施较多，但考虑到基础的稳定异常重要，所以最好的主意应该是比较彻底的治理主意，开挖回填显然满意此原则。答案：D68著基础为方形柔性基础，在荷载作用下，岩基弹性变形量在基础中央处的值约为边角处的。A．0.5倍B．相同C．1.5倍D．2.0倍提醒：方形柔性基础中央处和角点处的沉降计算公式分离为so答案：D69计算岩基极限承载力的公式中，承载力系数Nr，Ne，Nq，主要取决于下列哪一个指标？A．γB．CC．φD．E提醒：岩基承载力的理论计算公式中的三个承载力系数计算公式都与内摩擦角有关。答案：C70岩基上作用的荷载倘若由条形荷载变化成方形荷载，会对极限承载力计算公式中的承载力系数取值产生什么影响？A．Nt显著变化B．Ne显著变化C．Nq显著变化D．三者均显著变化提醒：对于方形或圆形的承载面，岩基承载力的理论计算公式中的三个承载力系数中，惟独N。有显著变化，其他系数没有变化。答案：B71用极限平衡理论计算岩基承载力时，条形荷载下均质岩基的破坏面形式普通假定为。A．单一平面B．双直交平面C．圆弧曲面D．螺旋曲面提醒：基脚下的岩体存在剪切破坏面，使岩基浮上楔形滑体。剪切面可为弧面和直平面，而在岩体中，大多数为近平直面形。因而在计算极限承载力时，皆直剪切面的楔体举行稳定分析。答案：B72计算