地基穩(wěn)定性問題分析

1、地基與基礎(chǔ)地基與基礎(chǔ)（了解地基與基礎(chǔ)的區(qū)別，地基基礎(chǔ)的分類）（了解地基與基礎(chǔ)的區(qū)別，地基基礎(chǔ)的分類）地基：由建筑物荷載引起巖土體內(nèi)地基：由建筑物荷載引起巖土體內(nèi)部應(yīng)力變化的地層叫地基。部應(yīng)力變化的地層叫地基?；A(chǔ)：位于建筑物的下部，又叫下部結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)：位于建筑物的下部，又叫下部結(jié)構(gòu)，是建筑物的一部分。其作用是把整個(gè)建筑是建筑物的一部分。其作用是把整個(gè)建筑物的重量和作用在建筑物上的所有荷載傳物的重量和作用在建筑物上的所有荷載傳給地基，起著承上傳下的作用。給地基，起著承上傳下的作用。 地基人工-復(fù)合地基天然地基 地基與基礎(chǔ)地基與基礎(chǔ) 1 1基礎(chǔ)；基礎(chǔ)；2 2基礎(chǔ)砌置深度；基礎(chǔ)砌置深度； 3 3 地

2、基地基基礎(chǔ)剛性基礎(chǔ)柔性基礎(chǔ)深基礎(chǔ)淺基礎(chǔ)樁基等概況：長(zhǎng)概況：長(zhǎng)59.4m59.4m，寬，寬23.5m23.5m，高，高31.0m31.0m，共，共6565個(gè)圓筒倉。個(gè)圓筒倉。 鋼混筏板基礎(chǔ)，厚鋼混筏板基礎(chǔ)，厚61cm61cm，埋深，埋深3.66m3.66m。 19111911年動(dòng)工，年動(dòng)工，19131913年完工，自重年完工，自重20000T20000T。事故：事故：19131913年年9 9月裝谷物，月裝谷物，1010月月1717日裝了日裝了3182231822谷物時(shí)，谷物時(shí)，1 1小時(shí)豎向沉降達(dá)小時(shí)豎向沉降達(dá)30.5cm30.5cm2424小時(shí)傾斜小時(shí)傾斜26265353西端下沉西端下沉7.

3、32m7.32m 東端上抬東端上抬1.52m1.52m上部鋼混筒倉完好無損上部鋼混筒倉完好無損強(qiáng)度問題典型事例加拿大特朗斯康谷倉的地基破壞情況加拿大特朗斯康谷倉的地基破壞情況緒論處理：處理：事后在下面做了七十多個(gè)支撐于基巖上的混凝土墩，使用事后在下面做了七十多個(gè)支撐于基巖上的混凝土墩，使用388388個(gè)個(gè)50t50t千斤頂以及支撐系統(tǒng)，把倉體逐漸糾正過來，其千斤頂以及支撐系統(tǒng)，把倉體逐漸糾正過來，其位置比原來降低了米。位置比原來降低了米。 原因：原因：地基土事先未進(jìn)行調(diào)查，地基土事先未進(jìn)行調(diào)查，據(jù)鄰近結(jié)構(gòu)物基槽開挖取據(jù)鄰近結(jié)構(gòu)物基槽開挖取土試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算地基承土試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算地基承載力應(yīng)用到此

4、谷倉。載力應(yīng)用到此谷倉。19521952年經(jīng)勘察試驗(yàn)與計(jì)算，地年經(jīng)勘察試驗(yàn)與計(jì)算，地基實(shí)際承載力小于破壞時(shí)基實(shí)際承載力小于破壞時(shí)的基底壓力。因此，谷倉的基底壓力。因此，谷倉地基因超載發(fā)生強(qiáng)度破壞地基因超載發(fā)生強(qiáng)度破壞而滑動(dòng)。而滑動(dòng)。2653失事后1913.10.181952.10.5 試驗(yàn)孔填土褐色粉質(zhì)粘土灰色粉質(zhì)粘土-0.61-12.34-13.72-4.271952.10.3 試驗(yàn)孔比薩斜塔目前：目前：塔向南傾斜，南北兩端沉降差塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80m1.80m， 塔頂離中心線已達(dá)塔頂離中心線已達(dá)5.27m5.27m，傾斜，傾斜5.55.513601360：再復(fù)工，至：再復(fù)工，

5、至13701370年竣工，全塔共年竣工，全塔共8 8層，高度為層，高度為55m55m12721272：復(fù)工，經(jīng)：復(fù)工，經(jīng)6 6年，至年，至7 7層，高層，高48m48m，再，再停工停工11781178：至：至4 4層中，高約層中，高約29m29m，因傾斜停工，因傾斜停工11731173：動(dòng)工：動(dòng)工原因：原因：地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層，模量較低，層，模量較低，變形較大變形較大。1590:1590: 伽利略在伽利略在此塔做落體實(shí)驗(yàn)此塔做落體實(shí)驗(yàn) 變形問題典型事例1838-18391838-1839：挖環(huán)形基坑卸載：挖環(huán)形基坑卸載1933-1935193

6、3-1935：基坑防水處理：基坑防水處理 基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固基礎(chǔ)環(huán)灌漿加固19901990年年1 1月月: : 封閉封閉19921992年年7 7月：加固塔身，用壓重月：加固塔身，用壓重 法和取土法進(jìn)行地法和取土法進(jìn)行地 基處理基處理目目 前前: : 已向游人開放。已向游人開放。 處理措施緒論九江大堤決口潰口原因：潰口原因：堤基管涌堤基管涌又過20分鐘，防水墻后的土堤突然塌陷出1個(gè)洞，5 m寬的堤頂隨即全部塌陷，并很快形成一寬約62m的潰口。 滲流問題典型事例緒論長(zhǎng)江堤防工程堤基管涌發(fā)生發(fā)展過程示意圖長(zhǎng)江堤防工程堤基管涌發(fā)生發(fā)展過程示意圖砂砂環(huán)環(huán)管管涌涌口口粘性土粘性土砂性土砂性土滲水滲水雜填土雜

7、填土管涌：管涌：在滲流作用下，無粘性土體中的細(xì)小顆粒，在滲流作用下，無粘性土體中的細(xì)小顆粒，通過土的孔隙，發(fā)生移動(dòng)或被水流帶出的現(xiàn)象。通過土的孔隙，發(fā)生移動(dòng)或被水流帶出的現(xiàn)象。 堤基管涌二二. .地基穩(wěn)定性問題的研究?jī)?nèi)容地基穩(wěn)定性問題的研究?jī)?nèi)容( (一一) )承受垂直荷載建筑物的地基穩(wěn)定性承受垂直荷載建筑物的地基穩(wěn)定性1.1.房屋地基房屋地基 主要問題是強(qiáng)度和變形主要問題是強(qiáng)度和變形, ,二級(jí)以下建筑屋在保二級(jí)以下建筑屋在保證強(qiáng)度的前提下可不進(jìn)行變形的驗(yàn)算。證強(qiáng)度的前提下可不進(jìn)行變形的驗(yàn)算。2.2.罐、倉、塔等構(gòu)筑物的地基罐、倉、塔等構(gòu)筑物的地基 受垂直方向集中荷載，對(duì)地基不均勻沉降敏感，受垂

8、直方向集中荷載，對(duì)地基不均勻沉降敏感，對(duì)傾斜的允許值有較嚴(yán)格的要求。對(duì)傾斜的允許值有較嚴(yán)格的要求。3.3.鐵路，高速公路，高等級(jí)公路路基鐵路，高速公路，高等級(jí)公路路基 路基基底變形為主要工程地質(zhì)問題。路基基底變形為主要工程地質(zhì)問題。4.4.橋墩臺(tái)的地基橋墩臺(tái)的地基 由于橋墩臺(tái)多位于河道，溝谷，階地等特殊的由于橋墩臺(tái)多位于河道，溝谷，階地等特殊的地貌單元，經(jīng)常遇到地基強(qiáng)度不一，軟弱或軟硬不地貌單元，經(jīng)常遇到地基強(qiáng)度不一，軟弱或軟硬不均的現(xiàn)象，因而主要研究?jī)?nèi)容是合理確定承載力。均的現(xiàn)象，因而主要研究?jī)?nèi)容是合理確定承載力。（二）承受斜向荷載（含垂直與水平荷載）（二）承受斜向荷載（含垂直與水平荷載）1

9、.1.松軟土壩基松軟土壩基局部滑動(dòng)，壩坡坍滑問題及滲透穩(wěn)定性問題。局部滑動(dòng)，壩坡坍滑問題及滲透穩(wěn)定性問題。2.2.巖石壩基巖石壩基重力壩壩基滑移穩(wěn)定性問題。重力壩壩基滑移穩(wěn)定性問題。1.1.天然地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)：天然地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)： 地基均勻性，地基承載力，地基變形地基均勻性，地基承載力，地基變形 高層建筑巖土工程勘察規(guī)程高層建筑巖土工程勘察規(guī)程JGJ72-2004JGJ72-20042.2.樁基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)：樁基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)： 單樁承載力，群樁承載力，樁基沉降單樁承載力，群樁承載力，樁基沉降 建筑樁基技術(shù)規(guī)程建筑樁基技術(shù)規(guī)程JGJ94-2008JGJ94-20083.3.復(fù)合地基評(píng)價(jià)：復(fù)合地基評(píng)價(jià)

10、： 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范建筑地基處理技術(shù)規(guī)范JGJ79-2002JGJ79-20024.4.基坑工程評(píng)價(jià)基坑工程評(píng)價(jià) 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程 JGJ20-1999JGJ20-1999各類壩的特點(diǎn)及其對(duì)工程地質(zhì)條件的要求各類壩的特點(diǎn)及其對(duì)工程地質(zhì)條件的要求 壩因其用材和結(jié)構(gòu)型式不同，可以劃分為很壩因其用材和結(jié)構(gòu)型式不同，可以劃分為很多類型，如按筑壩材料分為土壩、堆石壩、干砌多類型，如按筑壩材料分為土壩、堆石壩、干砌石壩、混凝土壩等；按壩體結(jié)構(gòu)分為重力壩、拱石壩、混凝土壩等；按壩體結(jié)構(gòu)分為重力壩、拱壩和支墩壩；按壩高壩和支墩壩；按壩高(H)(H)分為低壩分為低壩(H30m)(H7

11、0m)(H70m)。不同類型的壩，其。不同類型的壩，其工作特點(diǎn)及對(duì)工程地質(zhì)條件的要求是不同的，下工作特點(diǎn)及對(duì)工程地質(zhì)條件的要求是不同的，下面討論幾類常見壩的特點(diǎn)及其對(duì)工程地質(zhì)條件的面討論幾類常見壩的特點(diǎn)及其對(duì)工程地質(zhì)條件的要求。要求。( (一一) )混凝土重力壩混凝土重力壩該壩采用混凝土作為壩身材料，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，該壩采用混凝土作為壩身材料，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，是一種整體性較好的剛性壩，中、施工方便，是一種整體性較好的剛性壩，中、高壩常用這種壩型。目前最高混凝土重力壩達(dá)高壩常用這種壩型。目前最高混凝土重力壩達(dá)285m285m。重力壩可以做成實(shí)體壩身。實(shí)體壩重量。重力壩可以做成實(shí)體壩身。實(shí)體壩重

12、量大、耗料多，易產(chǎn)生過大揚(yáng)壓力，為此，通常大、耗料多，易產(chǎn)生過大揚(yáng)壓力，為此，通常將壩身做成寬縫式或空腹式。將壩身做成寬縫式或空腹式?；炷翂问疽鈭D混凝土壩示意圖(a)實(shí)體重力壩；實(shí)體重力壩；(b)空腹重力壩空腹重力壩(1)寬縫寬縫(2)空腹空腹壩體通常承受庫水的靜水推力、地下水揚(yáng)壓力、壩體通常承受庫水的靜水推力、地下水揚(yáng)壓力、風(fēng)浪壓力、泥沙壓力等，前兩者是主要的。這風(fēng)浪壓力、泥沙壓力等，前兩者是主要的。這些力連同壩體自身重量通過壩體結(jié)構(gòu)一起傳至些力連同壩體自身重量通過壩體結(jié)構(gòu)一起傳至壩基，在巖體內(nèi)部產(chǎn)生復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，如圖壩基，在巖體內(nèi)部產(chǎn)生復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，如圖示。壩體依其自重與壩基間產(chǎn)生摩

13、擦力來維持示。壩體依其自重與壩基間產(chǎn)生摩擦力來維持自身的穩(wěn)定。自身的穩(wěn)定。壩體受力示意圖壩體受力示意圖 混凝土重力壩要求壩基巖體有足夠的強(qiáng)度和混凝土重力壩要求壩基巖體有足夠的強(qiáng)度和一定的剛度，例如一定的剛度，例如303070m70m以上的高壩要求巖體以上的高壩要求巖體飽和抗壓強(qiáng)度大于飽和抗壓強(qiáng)度大于300030006000kPa6000kPa，因而一般大，因而一般大于于30m30m的中、高壩都應(yīng)建在堅(jiān)硬、半堅(jiān)硬的巖基的中、高壩都應(yīng)建在堅(jiān)硬、半堅(jiān)硬的巖基上。壩基巖體剛度最好與壩體剛度相近，否則容上。壩基巖體剛度最好與壩體剛度相近，否則容易在壩踵處產(chǎn)生過大拉應(yīng)力或壩趾處產(chǎn)生過大壓易在壩踵處產(chǎn)生過大

14、拉應(yīng)力或壩趾處產(chǎn)生過大壓應(yīng)力。要求巖體完整性好、透水性弱；壩址處不應(yīng)力。要求巖體完整性好、透水性弱；壩址處不宜存在緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面，否則可能導(dǎo)致壩體沿宜存在緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面，否則可能導(dǎo)致壩體沿結(jié)構(gòu)面滑移破壞以及產(chǎn)生滲漏并引起揚(yáng)壓力。此結(jié)構(gòu)面滑移破壞以及產(chǎn)生滲漏并引起揚(yáng)壓力。此外，要求壩址區(qū)兩岸山體穩(wěn)定，地形適中，有足外，要求壩址區(qū)兩岸山體穩(wěn)定，地形適中，有足夠建壩的天然建筑材料夠建壩的天然建筑材料( (砂、礫石料砂、礫石料) )。( (二二) )拱壩拱壩 拱壩是用鋼筋混凝土等建造的凸向上游的拱壩是用鋼筋混凝土等建造的凸向上游的空間殼體擋水結(jié)構(gòu)，平、剖面上呈弧形，壩體空間殼體擋水結(jié)構(gòu)，平、剖面上

15、呈弧形，壩體較薄，壩底厚度一般只有壩高的較薄，壩底厚度一般只有壩高的10104040，如圖示。其體積小，重量輕，典型的薄拱壩比如圖示。其體積小，重量輕，典型的薄拱壩比重力壩節(jié)省混凝土用量重力壩節(jié)省混凝土用量80%80%左右。這種壩具有左右。這種壩具有較強(qiáng)的超載和抗震能力，但對(duì)地質(zhì)條件及施工較強(qiáng)的超載和抗震能力，但對(duì)地質(zhì)條件及施工技術(shù)要求高。通過拱的作用把大部分外荷傳到技術(shù)要求高。通過拱的作用把大部分外荷傳到兩岸山體內(nèi)，剖面上由于兩岸山體內(nèi)，剖面上由于“懸臂梁懸臂梁”作用把少作用把少部分外荷及自身重量傳至下部壩基。部分外荷及自身重量傳至下部壩基。拱壩示意圖拱壩示意圖 上述結(jié)構(gòu)及受力特點(diǎn)決定了它對(duì)

16、地質(zhì)條件的要上述結(jié)構(gòu)及受力特點(diǎn)決定了它對(duì)地質(zhì)條件的要求。拱壩必須建在堅(jiān)硬、完整、新鮮的基巖上，要求。拱壩必須建在堅(jiān)硬、完整、新鮮的基巖上，要求巖體有足夠的強(qiáng)度，不允許產(chǎn)生不均勻變形。為求巖體有足夠的強(qiáng)度，不允許產(chǎn)生不均勻變形。為了充分發(fā)揮拱的作用，地形上最好為了充分發(fā)揮拱的作用，地形上最好為“V”V”形峽谷，形峽谷，兩岸山體渾厚、穩(wěn)定以及有良好的對(duì)稱性。兩岸山體渾厚、穩(wěn)定以及有良好的對(duì)稱性。( (三三) )土壩土壩 土壩是利用當(dāng)?shù)赝亮隙阎傻囊环N廣泛土壩是利用當(dāng)?shù)赝亮隙阎傻囊环N廣泛采用的壩型。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便，對(duì)地質(zhì)采用的壩型。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便，對(duì)地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，屬于一種壩底面

17、寬大的重力壩條件適應(yīng)性強(qiáng)，屬于一種壩底面寬大的重力壩型。按其筑壩材料和防滲結(jié)構(gòu)不同，可以分為型。按其筑壩材料和防滲結(jié)構(gòu)不同，可以分為若干類型，如下圖所示為幾種典型的結(jié)構(gòu)型式。若干類型，如下圖所示為幾種典型的結(jié)構(gòu)型式。土石壩類型土石壩類型（）均質(zhì)土壩；）均質(zhì)土壩；()()心墻土石壩；心墻土石壩；()()斜墻土石壩斜墻土石壩 土壩是一種大底面的柔性壩體，因而對(duì)壩基強(qiáng)度土壩是一種大底面的柔性壩體，因而對(duì)壩基強(qiáng)度及變形適應(yīng)性強(qiáng)。無論山區(qū)、平原區(qū)或巖體、土體均及變形適應(yīng)性強(qiáng)。無論山區(qū)、平原區(qū)或巖體、土體均可建壩，要注意高壓縮性土和性質(zhì)特殊的土體產(chǎn)生較可建壩，要注意高壓縮性土和性質(zhì)特殊的土體產(chǎn)生較大沉陷及

18、不均勻沉陷而導(dǎo)致壩體拉裂破壞。壩基透水大沉陷及不均勻沉陷而導(dǎo)致壩體拉裂破壞。壩基透水性要小，以免產(chǎn)生滲漏和滲透變形。此外，建壩區(qū)有性要小，以免產(chǎn)生滲漏和滲透變形。此外，建壩區(qū)有足夠優(yōu)質(zhì)的土石料及適于修建溢洪道的地形。足夠優(yōu)質(zhì)的土石料及適于修建溢洪道的地形。 除上述三種基本壩型以外，尚有堆石壩、支墩壩除上述三種基本壩型以外，尚有堆石壩、支墩壩等其他壩型，它們的基本特點(diǎn)及對(duì)地質(zhì)條件的要求與等其他壩型，它們的基本特點(diǎn)及對(duì)地質(zhì)條件的要求與上述有許多共同之處，在此不一一介紹。上述有許多共同之處，在此不一一介紹。 無論哪種壩型，共同存在無論哪種壩型，共同存在兩類工程地質(zhì)問題：一兩類工程地質(zhì)問題：一是是壩基

19、穩(wěn)定性問題壩基穩(wěn)定性問題；二是；二是壩區(qū)滲漏問題壩區(qū)滲漏問題。穩(wěn)定性問題穩(wěn)定性問題包括荷載作用下的壩基巖土體變形破壞以及滲透穩(wěn)定包括荷載作用下的壩基巖土體變形破壞以及滲透穩(wěn)定性和揚(yáng)壓力作用問題。性和揚(yáng)壓力作用問題。 巖性不均一的壩基面橫剖面圖巖性不均一的壩基面橫剖面圖1-含礫粘土巖；含礫粘土巖；2-砂礫石；砂礫石；3-花崗片麻花崗片麻巖；巖；4-沉陷及裂縫沉陷及裂縫 巖性不均一的壩基縱剖面巖性不均一的壩基縱剖面 1-砂巖；砂巖；2-頁巖；頁巖；3-斷層巖斷層巖1.1.表面滑動(dòng)圖示表面滑動(dòng)圖示淺層滑動(dòng)圖示淺層滑動(dòng)圖示水平層狀地基的滑移彎曲水平層狀地基的滑移彎曲巖體深部滑動(dòng)示意圖巖體深部滑動(dòng)示意圖

20、 (4)(4)壩基抗滑穩(wěn)定性計(jì)算（極限平衡原理）壩基抗滑穩(wěn)定性計(jì)算（極限平衡原理）一、壩基接觸面或淺層的抗滑穩(wěn)定一、壩基接觸面或淺層的抗滑穩(wěn)定 （以穩(wěn)定系數(shù) 為評(píng)價(jià)指標(biāo)） 式中： -垂直作用力之和，包括壩基水壓； -水平力之和； -摩擦系數(shù)。 C-接觸面上的粘結(jié)力或混凝土與巖石面間的粘結(jié)力； A-底面積sKVH0fHVfcAKs0K KS S選用較大值。美國墾務(wù)局推薦，在壩工上采用的選用較大值。美國墾務(wù)局推薦，在壩工上采用的穩(wěn)定系數(shù)為穩(wěn)定系數(shù)為4 4，以作為最高水位、最大揚(yáng)壓力與地，以作為最高水位、最大揚(yáng)壓力與地震力的設(shè)計(jì)條件。震力的設(shè)計(jì)條件。二、巖基深層抗滑穩(wěn)定二、巖基深層抗滑穩(wěn)定（一）單斜滑移面傾向下游（一）單斜滑移面傾向下游（圖（a） sincossincos0VHCLHUVfKs式中：U壩底揚(yáng)壓力；C粘結(jié)力。（二）單斜滑移面傾向上游（圖（二）單斜滑移面傾向上游（圖（b）sincoscossin0VHCLUVHfKs各種滑移面分布形式的抗滑穩(wěn)定計(jì)算圖各種滑移面分布形式的抗滑穩(wěn)定計(jì)算圖（三）雙滑移面（圖（三）雙滑移面（圖（c c）sincoscossin222VRVRfKs