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1、第七章 地基岩体稳定性分析7.1 地基岩体中的应力分布特征 7.2 地基岩体的承载力 7.3 坝基岩体抗滑稳定性分析一、各向同性、均质、弹性地基岩体中的附加应力 n1垂直荷载情况7.1 地基岩体中的应力分布特征n2水平荷载情况n3倾斜荷载情况二、层状地基岩体中的附加应力 n由于层状岩体 为非均质、各 向异性介质， 因此外荷所引 起的附加应力 等值线不再为 圆形，而是各 种不规则形状 倾斜层状岩体上作用有倾斜荷载R的附加应力 n地基承受荷载的能力称为地基承载力。地基岩体的 承载力就是指作为地基的岩体受荷后不会因产生破 坏而丧失稳定，其变形量亦不会超过容许值时的承 载能力。n地基承载力分为极限承载
2、力和容许承载力两种，前 者是指地基不致丧失稳定时的最大承载能力，后者 是指地基有足够的安全度，其变形量亦控制在容许 范围内时的承载力。一、地基岩体承载力的确定 7.2 地基岩体的承载力1、由极限平衡理论确定承载力n设在半无限体上作用着宽度为b的条形均布荷载q1假设： 破坏面由两个互相直交 的平面组成 q1的作用范围很长，两 端面的阻力可以忽略 q1作用面上不存在剪 力 对于每个破坏楔体可 以采用平均的体积力n将岩基分为楔体x和ynx楔体:y楔体作用于x楔体 的水平正应力h 为最大 主应力；岩体的自重应力 v为最小主应力。ny楔体:h 为最小主应力 ；自重应力v加q1为最小 主应力。岩体的内聚力
3、和内摩擦角nq1=岩基的极限承载力qf如果x楔体表面作用有q， 基岩极限承载力qf承载力系数2、由岩体强度确定极限承载力n荷载作用下岩体压碎并向两侧膨胀而诱发裂隙，因 此，可分为压碎区A和原岩区B，A区受到B区的约束 力ph的作用。n均匀、各向同性不连续岩体的极限承载力约等于岩体 的三轴抗压强度3、根据岩块抗压强度确定地基承载力 对于微风化或中分化的岩体，可根据岩块饱和单轴 抗压强度确定其承载力，经验公式如下： 4、根据规范确定地基岩体承载力建筑地基基础规范（GB50007-2002）的规定公路桥涵地基与基础设计规范(JTGD63-2007) 直接查表5、采用岩体现场载荷试验确定承载力n 对于
4、浅基础，岩体现场载荷试验多采用直径为30cm 的圆形刚性承压板，当岩体埋深较大时，可采用钢筋混 凝土桩，但桩周需采取措施以消除桩身与土之间的摩擦 力。在试验过程中，荷载分级施加，同时量测沉降量s ，荷载应增加到不少于设计要求的2倍。根据由试验结 果绘制的荷载与沉降关系曲线（p-s）确定比例极限和 极限荷载。p-s曲线上起始直线的终点对应的荷载为比 例极限，符合终止加荷条件的前一级荷载为极限荷载。n 承载力的取值为两种情况：对于微风化和强风化岩 体，承载力取极限荷载除以安全系数（安全系数一般取 3.0）；对于中等风化岩体，需要根据岩体裂隙发育情 况确定，并与比例极限荷载比较，取二者中的小值。6、
5、嵌岩桩的承载力（1）采用静荷载试验确定嵌岩桩极限承载力n嵌岩桩静荷载试验的试桩数不得少于3根，当试桩的 极限荷载实测值的极差不超过平均值的30%时，可取 其平均值作为单桩极限承载力标准值，建筑物为一级 建筑物，或为柱下单桩基础，且试桩数为3根时，应 取最小值为单桩极限承载力，当极差超过平均值的 30%时，应查明误差过大的原因，并应增加试桩数量 。（2）理论计算确定嵌岩桩极限承载力Rk为嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值； Rsk为桩侧土总摩阻力标准值； Rrk为总嵌固力标准值； Rpk为总端阻力标准值。 二、地基岩体基础沉降的确定n 地基岩体的基础沉降主要是由于岩体在上部荷载 作用下变形而引起的。
6、对于一般的中小型工程来说， 由于荷载相对较小所引起的沉降量也较小。但对于重 型和巨型建筑物来说，则可能产生较大的变形，尤其 是当地基较软弱或破碎时，产生的变形量会更大，沉 降量也会较大。另外，现在越来越多的高层建筑和重 型建筑多采用桩基等深基础，把上部荷载传递到下伏 基岩上由岩体来承担。在这类深基础设计时，需要考 虑由于岩体变形而引起的桩基等的沉陷量。1、浅基础的沉降n当半无限体表面上作用有一垂直集中力p时 n如果半无限体表面作用荷载p（，） （1）圆形基础的沉降圆形柔性基础中心（R=0）处的沉降量W0 圆形柔性基础边缘（Ra）处的沉降量Wa为 圆形刚性基础，当作用有集中荷载p时 常数 （2）
7、矩形基础的沉降矩形刚性基础承受中心荷载或均布荷载p时，基 础底面上各点沉降量相同，但基底压力不同；矩形 柔性基础承受均布荷载p时，基础底面各点沉降量不 同，但基底压力相同。当基础底面宽度为b，长度为 a时，无论刚性基础还是柔性基础，其基底的沉降量 都可按下式计算 各种基础的沉降系数值表 基础形状沉 降 系 数 （）a/b柔性基础中点柔性基础角点柔性基础平均 值刚性基础圆形基础1.000.640.580.79方形基础1.01.120.560.950.88矩形基础1.5 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.01.36 1.53 1.78 1.96 2.10 2.2
8、3 2.33 2.42 2.49 2.530.68 0.74 0.89 0.98 1.05 1.12 1.17 1.21 1.25 1.271.15 1.30 1.53 1.70 1.83 1.96 2.04 2.12 2.19 2.251.08 1.22 1.44 1.61 1.72 2.12条形基础30.0 50.0 100.03.23 3.54 4.001.62 1.77 2.002.88 3.22 3.70 2、嵌岩桩的沉降n嵌岩桩基沉降量由下列三部分组成：n桩端压力作用下，桩端的沉降量（Wb）n桩顶压力作用下，桩本身的缩短量（Wp）n考虑沿桩侧由侧壁粘聚力传递荷载而对沉降量的修正值（
9、W）岩溶又称喀斯特（Karst），是可溶性岩层（石灰岩、白云岩、石膏、岩盐等）以被水溶解为主的化学溶蚀作用，并伴以机械作用而形成的沟槽、裂隙、洞穴、石芽、暗河，以及由于洞顶塌落而使地表产生陷 穴等一系列现象和作用的总称。 对于承载力不足的岩溶地基，可以采取一定的工程处理措施提高其地 基承载力，具体措施主要有梁板跨越和换填两大类。 一、坝基承受的荷载(1)坝体重力(2)静水压力 水平静水压力竖直静水压力7.3 坝基岩体抗滑稳定性分析(3)泥沙压力 n当坝体上游坡面接近竖直面时，作用于单宽坝体的泥 沙压力的方向近于水平，并从上游指向坝体，按朗肯 土压力理论其大小为（4）坝基扬压力确定n定义：在坝基
10、底面和岩体深部滑移面上由于渗流 等作用而产生的上抬的水压力，称为扬压力。它 包括浮托力与渗透压力两部分。n坝基底面上的扬压力坝基下无防渗排水措施(5)浪压力 n当坝体迎水面坡度大于1:1，水深Hw满足hfHw Lw/2时，水深Hw处浪压力的剩余强度p作用于单宽坝体上的浪压力为二、坝基滑动破坏的类型及边界条件的构成滑动面 的位置接触面滑动岩体内滑动混合型滑动沿倾向上游软弱结 构面滑动沿水平软弱面滑动沿倾向下游软弱结 构面滑动沿倾向上下游两个 软弱结构面滑动1、接触面滑动n接触面滑动是坝体沿 着坝基与岩基接触面 发生的滑动。对于一个具体的挡水建筑物来说，是否发生接触面滑动，不单纯取决于岩基质量的好
11、坏，而往往受设计和施 工方面的因素影响很大。 因此，当坝基岩体坚硬完整，其剪切强度远大 于接触面强度时，最可能发生接触面滑动。2、岩体内滑动n岩体内滑动是坝 体连同一部分岩 体在倾斜荷载作 用下，沿着坝基 岩体内的软弱面 发生的滑动破坏 。该类型滑动破坏主要受坝基岩体中发育的结构面网络所控制，而且只在具备 滑动几何边界条件的情况下才有可能发生。（1）沿水平软弱面滑动n当坝基为产状水平或近水平的岩层而大坝基础砌 置深度又不大，坝趾部被动压力很小，岩体中又 发育有走向与坝轴线垂直或近于垂直的高倾角破 裂构造面时，往往会发生沿层面或软弱夹层的滑 动n坝基中存在 着向上游缓 倾的软弱结 构面，同时 还
12、存在着走 向垂直或近 于垂直坝轴 线方向的高 角度破裂面（2）沿倾向上游软弱结构面滑动（3）沿倾向下游软弱结构面滑动n坝基岩体中存在着倾向下游的缓倾角软弱结构面 和走向垂直或近于垂直坝轴线方向的高角度破裂 面，并在下游存在着切穿可能滑动面的自由面n坝基岩体中 发育有分别 倾向上游和 下游的两个 软弱结构面 以及走向垂 直或近于垂 直坝轴线的 高角度切割（4）沿倾向上下游两个软弱结构面滑动（5）沿交线垂直坝轴线的两个软弱结构面滑动n坝基岩体中发育有交线垂直或近于垂直坝轴线的两个 软弱结构面，且坝趾附近倾向下游的岩基自由面有一 定的倾斜度，能切穿可能滑动面的交线3、混合型滑动n混合型滑动则 是部分
13、沿接触 面、部分沿岩 体内结构面发 生的。它是接 触面滑动和岩 体内滑动的组 合破坏类型。三、坝基抗滑稳定性计算n计算的基础：充分研究岩基工程地质条件的基础上并获得必要 的计算参数n计算方法：刚体极限平衡法数值模拟方法地质力学模型试验法类比法图解法1、接触面抗滑稳定性计算n坝底接触面多为水平或近于水平第一种计算方法第二种计算方法2、坝基岩体内滑动的稳定性计算原则：n首先应根据岩体软弱结构面的组合关系，充分研究 可能发生滑动的各种几何边界条件n对每一种可能的滑动都确定出稳定性系数n然后根据最小的稳定性系数与所规定的安全系数相 比较，进行评价。n（1）沿水平软弱结构面滑动稳定性系数：（2）沿倾向上
14、游软弱结构面滑动抗滑稳定性系数（3）沿倾向下游软弱结构面滑动抗滑稳定性系数（4）沿两个相交软弱结构面滑动n一种沿分别倾向上下游的两个软弱结构面滑动，可按 照同向双平面滑动稳定性的计算方法计算其稳定性系 数一种沿交线垂直坝轴线 方向的两个软弱结构面滑 动，抗滑稳定性系数为结构面、软弱面、断层的抗剪强度类型fC（Mpa） 胶结的结构面0.800.600.2500.100 无充填的结构面0.700.450.1500.050 岩块岩屑型0.550.450.2500.100 岩屑夹泥型0.450.350.1000.050 泥夹岩屑型0.350.250.0500.020泥0.250.180.0050.002
