第十一章 地基岩体稳定性的工程地质分析

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1、第十一章地基岩体稳定性的工程地质分析11.1基本概念及研究意义地基：直接承受上部建筑物荷载的岩体或土体。类型:承受垂直荷载--建筑地基，问题相对较简单；承受斜向荷载—多为岩质地基；复杂—水坝…；挡水建筑物（坝）：上部建筑强度一般较好；地基强度不均一：结构不均，问题较为复杂；问题较严重：①坝基强度不足，运行期间遭到进一步恶化；②抗滑稳定性存在问题，运行期间遭到进一步恶化（图）；③坝基中发育有抗剪强度低的土层→坝体塌滑；④坝基渗透变形：22⑤下游岩体冲刷掏空→大坝失稳破坏；坝体下游溢流冲刷发展情况11.2地

2、基岩体内的应力分布特征应力分布取决于：荷载特点；岩体结构：均质结构；层状结构；块状、碎裂结构。（1）垂直荷载作用下地基内的应力分布①均质地基：②层状地基：地基内的应力分布22③碎裂地基：模型试验：石膏、粘土A.块体间未加充填物，未预压，柔性传压板：沿中心线产生应力集中，地基浅部出现“垂直应力>>地表荷载强度”；B.块体间未加充填物，预压，刚性传压板：应力集中移至两侧，应力集中程度降低，“垂直应力>>地表荷载强度”的范围大为减小；22C.用同样材料的浆液充填，均布荷载预压，刚性传压板：应力集中进一步降低，

3、不出现“垂直应力>>地表荷载强度”的现象。对比分析：A．应力分布取决于：基础刚度；块体充填胶结情况；密度；受力状态。B．特征：a.沿中心线产生应力集中，地基浅部出现“垂直应力>>地表荷载强度”现象；b.基础刚度增加→应力集中移至两侧；预压→应力集中程度降低；地基内“垂直应力>>地表荷载强度”的范围大为减小；c.充填胶结→进一步降低，不出现“垂直应力>>地表荷载强度”现象。（2）斜向荷载作用下地基内的应力分布斜向荷载—垂直荷载与水平荷载两者合称的结果（图示）。①垂直荷载：三角形分布：坝体上游坝踵处P=0,

4、下游坝趾处达最大值（图示）；（坝体自重及库水推力所造成的力偶作用。）②水平荷载：库水推力作用在坝体上，通过坝底面摩擦力传至地基（图示）。由底面摩擦力传给地基的水平荷载呈三角形分布（∵垂直荷载是三角形分布）。22因此，可将斜向荷载分解为三角形分布的垂直荷载、水平荷载。那么，可用弹性理论求出坝基内任意点由垂直、水平荷载造成的各种应力。然后叠加→总附加应力。由垂直三角形荷载引起的水平应力σh分布情况由水平三角形荷载引起的水平应力σh分布情况注意拉应力分布：对于岩体地基，通常抗压强度较高，一般不会出现因压力过大

5、而强度不足的问题。但对拉应力的作用则特别敏感。坝体上游面附近的地基上部岩体内，存在拉应力分布区，对地基岩体破坏的发展有很大影响。11.3坝基岩体的变形与破坏（1）松软土地基的变形与破坏①垂向荷载作用下地基土的变形破坏：22A．松软土坝基在垂直荷载作用下变形破坏类型：第一类：a.特点：滑动的速度相对比较缓慢，所涉及的地基滑动范围相对较小。b.产生条件：地基土层中存在有饱水的塑性软粘上或淤泥夹层。c.控制因素：地基内的滑动面都是通过这一软粘土层的中部。第二类：a.特点：坍滑的速度很快，坍滑所涉及的地基的范围

6、可以很大。b.产生条件：地基土层中发育有软粘土，且其中部夹有砂或粉砂之类的薄层或透镜体。c.控制因素：滑动面通过砂或粉砂薄层或透镜体部位。上述两类坝坡坍滑问题，取决于促使坝坡滑动的力与阻止其滑动的力之间的对比。B．变形机制分析：a.作用在滑动面ab上的滑动力，等于作用在坝坡上、下两端截面aa1和bb1上的土压力的差值，即P的大小除与土的c、φ值有关外，主要取决于坝体的高度（∵对于一定的地基而言，c、φ为定值），通常随着坝高的增加而增大。b.作用在ab面上的抗滑力S为：抗滑力S的大小，一方面与滑动面的c、

7、φ有关，另一方面则取代于22Qx-Pw（即有效压力）的大小。三种情况：a.第一种情况：在施工过程中，随着坝体的增高软粘土层的上下边缘部分的超空隙水压力不断减小，有效压力(Qx-Pw)相应的不断增大。但是，由于高塑性软粘土的透水性很低，排水缓慢，以致粘土层中间部分在施工后期，甚至竣工以后一段时间之内，还能保持很高的，甚至接近于附加应力的超空隙水压力。因此(Qx-Pw)很小，甚至接近于零。这样，施工期内软粘土层中间部分（ab面上）的抗滑力S1S1≈c×Lx，随坝体加高而直线性的缓慢增大。与此同时，滑动力P却

8、随坝体的增高而加速的增大。当P与S1相交时，坝基即将发生局部滑动并引起坝坡的坍滑。即第一类坍滑产生的机制。b.第二种情况：在坝体堆砌过程中滑动力P与抗滑力S2的变化如图11－16所示。抗滑力S2之所以不断减小，是因为随地表荷载的增大，软粘土层中的水不断的流向中部的薄砂层，致使砂层中的空隙水压力不断增大，有效压力(Qx-Pw)不断减小，当Pw增大至接近Qx时，有效压力趋近于零。由于砂土的c=0，所以此时滑移面上砂土的抗滑力S2→0。由于这类坍