地基岩体稳定性的工程地质研究

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1、第五章地基岩体稳定性的工程地质研究主要内容:一、基本概念及研究意义二、地基岩体内的应力分布特征三、地基岩体的变形与破坏四、坝基(肩)岩体稳定性的工程地质评价五、改善坝基稳定性的措施第五章地基岩体稳定性的工程地质研究一、基本概念及研究意义直接承受上部建筑物荷载作用的那部分土体或岩体称为地基。根据承载的特点，通常可将地基分为两种类型，即：(1)承受垂直荷载的地基，一般工业民用建筑物的地基就属于这种类型；(2)承受斜向荷载(同时承受垂直荷载与水平荷载)的地基，各类挡水建筑物如闸、坝等的地基属此类。承受垂直荷载的地基，大多都是“软基”，这类地基的变形、破坏机制和稳定性评

2、价原理是土力学课程讨论的内容。第五章地基岩体稳定性的工程地质研究从世界上坝的破坏情况来看，原因是多种多样的。地质方面的原因造成的破坏事故约占30％一40%。其中，从具体的破坏原因和形式来看，又可详分如下类型：(1)由于坝基的强度较低，运行期间又遭到进一步恶化所造成的破坏。如美国的奥斯汀坝，坝基为岩溶化石灰岩，裂隙发育并有断层，建成后就产生裂缝，8年后倒塌。原因是强度因渗流而进一步降低，在坝的压力和溢出水流的冲刷下坝基破坏。(2)由于坝基(肩)的抗滑稳定性较低，运行期间又遭到进一步恶化所造成的滑动破坏。第五章地基岩体稳定性的工程地质研究(3)因坝基中存在有抗剪强度

3、低的土层而造成的土坝或堆石坝坝基和坝坡的坍滑。(4)因坝下渗透水流将坝基岩石中的细颗粒物质带走，使坝基被掏空而造成的破坏。第五章地基岩体稳定性的工程地质研究(5)由于坝肩岩体的稳定性较低，运行期间空隙水压力增大又使其稳定性进一步恶化所造成的坝肩滑动破坏。如安徽梅山水库大坝的事故就是这样造成的。(6)坝下游岩体被冲刷(溢流冲刷)掏空，也可造成大坝的破坏。(7)由地震和水库地震所造成的破坏或损害。由地震直接导致的大坝彻底破坏的事例不多，如1925年美国米费里德坝。水库诱发地震使大坝受损如印度的科因纳坝、希腊的科列马斯塔坝和我国的新丰江坝等。第五章地基岩体稳定性的工程

4、地质研究二、地基岩体内的应力分布特征（一）垂直荷载作用下地基内应力分布地基内应力分布取决于荷载特点及地基岩体的结构特征。1．均质地基内应力等值线是以基础底边为弦的圆弧（a）。2．层状地基内应力分布具有明显的各向异性（b、c）：（1）分割岩体的软弱结构面如层面、节理等，由于抗剪强度低，限制着应力向两侧传递、扩展，致使附加应力在所限岩体内集中。第五章地基岩体稳定性的工程地质研究（2）层状结构地基岩体内应力分布与软弱结构面的产状关系密切：软弱结构面直立时，应力集中程度最高，影响深度最大(a)；倾斜时，产生两个高值最大主应力方向(b)：一个顺着结构面方向（应力集中程度较

5、高），另一个垂直结构面方向（应力集中程度次之）；近水平时，应力集中程度相对较低(c)。第五章地基岩体稳定性的工程地质研究3．碎裂地基内应力分布与基础刚度、块体间缝隙的充填胶结情况、块体堆砌的紧密程度以及受力状况等密切相关。应力分布的主要特点是：（1）块体间不充填、地基不预压、基础柔性大时，基础中心线上产生极高的应力集中，在地基上部较大范围内可出现垂直应力大于表面荷载强度的情况。第五章地基岩体稳定性的工程地质研究（2）基础刚度加强时，可使应力集中线移至基础两侧近边缘处，垂直应力等值线转变为驼峰型。（3）块体间隙的充填胶结时，地基内应力集中程度将降低，使地基范围内不

6、出现垂直应力高于表面荷载强度的区域。第五章地基岩体稳定性的工程地质研究（二）斜向荷载作用下地基内应力分布各类挡水建筑物的地基。为垂向与水平方向荷载的合成。坝基所受垂向荷载呈三角形分布（a），在上游坝踵处垂直荷载为0，然后线性增大，至下游坝趾处达到最大。这是坝踵与库水推力所造成的力偶共同作用的结果。坝基所受的水平荷载，是库水推力作用在坝体上，然后通过坝底面摩擦力而传至坝基，也呈三角形分布（b）。第五章地基岩体稳定性的工程地质研究由弹性理论可分别得坝基在垂向（a）和水平（b）荷载作用下内部水平附加应力分布以及合成后的水平附加应力分布（c）。可以看出，在坝上游面附近的

7、坝基上部，存在一个水平拉应力分布区，该水平拉应力区的存在对坝基的变形、破坏发展有很大的影响。（c）（b）（a）拉应力第五章地基岩体稳定性的工程地质研究三、坝基岩体的变形与破坏（一）松软土地基的变形与破坏1．垂直荷载作用下松软土坝基的变形与破坏如前所述，在土坝或堆石坝的建筑实践中常可遇到像因结水库土坝那样的坝坡坍滑问题。根据实地观察，坝坡坍滑通常有两种类型。一种是滑动的速度相对比较缓慢，所涉及的地基滑动部分的范围相对较小。另一种类型是坍滑的速度很快，坍滑所涉及的地基的范围可以很大，例如美国一个高仅9m的土堤，在不到一分钟的时间内300m长的堤顶下陷了4．5m，坍滑

8、所涉及的地基土水平方向的