顧寶和-巖土工程概念性問題的案例分析

巖土工程概念性問題

的案例分析2015.8

《巖土工程典型案例述評》作者：顧寶和主審：高大釗、李廣信出版：中國建筑工業(yè)出版社案例：32個附錄(涉及術(shù)語釋義)：32個內(nèi)容概要32個典型案例，既有成功，也有失敗。工程：天然地基、樁基、基坑支護、基坑降水、圍海造陸、堆山造景、造湖、高填方、鐵路、機場跑道、溢洪道、核電廠、放射性廢物處置、地質(zhì)災(zāi)害治理等；巖土：一般第四紀土、淤泥、泥炭質(zhì)土、殘積土、鹽漬土、多年凍土、第三紀軟巖、風(fēng)化巖等；問題：斷層、液化、滲透破環(huán)、巖溶塌陷、砂巷、高陡邊坡與破碎巖體等；技術(shù)方法：地震反應(yīng)分析、面波探測、管波探測、地震波CT等，

反映了巖土工程豐富多彩的個性。案例導(dǎo)引，用通俗語言將問題提升到理論層面上評議。分析了土的孔隙水壓力與有效應(yīng)力原理、

軟土擠土效應(yīng)、土的結(jié)構(gòu)強度、鹽脹性原理、地下水動態(tài)與均衡、潛水滲出面、水動力彌散、

巖石力學(xué)基本準則、斷層活動性、變剛度調(diào)平設(shè)計、

地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)協(xié)同作用等問題，巖土工程師必須深知現(xiàn)象背后的科學(xué)原理，

認識問題要深刻，處理問題要簡潔、巧妙。強調(diào)概念，反對盲目相信計算，盲目套用規(guī)范。1案例的價值太沙基：一個詳盡案例應(yīng)當受到10個具有創(chuàng)新性理論一樣的重視。太沙基在實踐中，從工程案例中吸取知識和經(jīng)驗，上升為理論，成為巖土工程宗師。

成功的典范，失敗的警示；計算不可能精確，唯原型實測才能定量；

一比一的科學(xué)實驗，新概念新方法的源泉。新概念新方法的源泉蘇聯(lián)某鋼鐵基地與濕陷性土北京彩電中心與擴底樁南京造紙廠與水泥粉煤灰碎石樁正負電子對撞機工程與全新活動斷裂

案例24北京八寶山斷裂對北京正負電子對撞機工程影響的評價

預(yù)測斷裂活動性難度極大，曾長期困擾工程界。八寶山斷裂已有活動斷裂定論，1984年，因正負電子對撞機工程進行深入研究，以確鑿證據(jù)作出工程使用期間不會發(fā)生淺表巖層錯動的結(jié)論。贏得了時間，節(jié)省了投資，為全新活動斷裂新概念提供了工程范例，打下了理論基礎(chǔ)。全新活動斷裂新概念以地質(zhì)歷史觀為分析依據(jù)，注意地質(zhì)年代尺度與工程年代尺度巨大差別，“回顧一萬年，展望一百年”。1%新概念得到業(yè)內(nèi)專家普遍贊同，列入《巖土工程勘察規(guī)范》，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》結(jié)束在斷裂活動性面前束手無策的被動局面。計算預(yù)測與原型監(jiān)測日本關(guān)西國際機場人工島臺北101工程(案例11)日本關(guān)西國際機場人工島上部為厚20m吹填軟土，砂井處理；下臥層為厚120m洪積土，未處理。

勘探測試、計算理論先進。設(shè)計階段，計算50年沉降：上部軟土沉降6.5m，機場開通時沉降結(jié)束；洪積土沉降1.5m，機場開通時預(yù)計幾十厘米。填土達標高后6個月實測，上部軟土沉降5.5m，小于計算值；洪積土沉降1.5m，遠大于預(yù)計值。重新勘探試驗和計算，調(diào)整為上部軟土沉降5.5m，洪積土沉降5.5m，總沉降11.0m。機玚開通時，按實測數(shù)據(jù)推算，50年總沉降10.34m，比調(diào)整計算小0.66m。本案例條件不復(fù)雜，問題在于參數(shù).。缺乏經(jīng)驗情況下，即使工作認真細致，技術(shù)水平高，沉降計算還是沒有把握，單純計算靠不住，原型監(jiān)測多重要！案例11

臺北國際金融中心大樓巖土工程主塔樓101層，裙房6層，地下室5層。塔樓、裙房均采用樁筏基礎(chǔ)塔樓筏板長98m，寬87m，樁380根，樁徑1.5m，入巖15~33m，

平均入巖23.3m。裙房樁167根，樁徑2.0m，入巖5~28m，

平均入巖15.5m?；拥叵逻B續(xù)墻圍護，厚1.2m，深40~45m塔樓7道內(nèi)支撐。巖土工程師：陳斗生主要巖土工程問題為：

臺北斷層及其抗震設(shè)計問題；

地基基礎(chǔ)問題；

基坑支護與監(jiān)測問題?？辈焯峁┑膸r土指標有：

密度、含水量、液限、塑性指數(shù)、孔隙比、

總應(yīng)力黏聚力、總應(yīng)力內(nèi)摩擦角、

有效黏聚力、有效內(nèi)摩擦角、

壓縮指數(shù)、再壓縮指數(shù)、

不排水強度、巖石單軸抗壓強度、

壓縮波速度、剪切波速度樁基試驗性施工和靜載試驗

基巖頂面深度42~60m，塔樓區(qū)較淺，

向西南漸深。根據(jù)巖相分析和化石鑒定，為400~800

萬年前沉積的上新統(tǒng)桂竹林層，

主要為灰色細砂巖和粉砂巖，偶夾砂頁巖互層。上部10m膠結(jié)不好，質(zhì)地軟弱；10m以下膠結(jié)較好基礎(chǔ)方案選擇基礎(chǔ)方案時，考慮了

施工機械與施工技術(shù)、

入巖的可行性、

檢驗的難易程度、

工期和造價等因素。采用大口徑現(xiàn)場灌注樁，

塔樓為抗壓樁，裙房為抗拔樁?；A(chǔ)設(shè)計樁基靜載試驗：

量測不同深度樁身應(yīng)力和位移；

用16種方法對單樁承載力進行分析評估；得到各層巖土的側(cè)阻力--深度曲線。以靜載試驗成果參數(shù)為主，進行結(jié)構(gòu)－樁－土相互作用分析。計算與實測的比較計算：塔樓中心沉降不超過6~8cm，結(jié)構(gòu)封頂時實測：沉降不大于2cm。計算結(jié)果令人滿意。沉降計算不可能很精確，計算模型在于實用，不過分追求先進。重大工程、缺乏經(jīng)驗工程，

一定的安全冗余是必要的。概念失誤和預(yù)測偏差概念失誤是原則性錯誤。質(zhì)的錯誤正常預(yù)測偏差一般由計算模式、計算參數(shù)與工程實際差別引起，與巖土工程特點有關(guān)。量的偏差為減小偏差：精心勘察設(shè)計；現(xiàn)場原型試驗或試驗性施工；加強工程監(jiān)測。計算可靠性有限的原因計算模式與實際條件的差別，以地基承載力和基坑降水為例；計算參數(shù)的不確定性，以壓縮系數(shù)和抗剪強度指標為例。地基承載力計算不如載荷試驗推算；基坑降水計算有時不如經(jīng)驗估計。

2土的結(jié)構(gòu)強度案例6濟南萬科住宅群基礎(chǔ)與殘積土特性

工程概況7棟高層住宅，地上28~34層，地下2層，高度近100m，剪力墻結(jié)構(gòu)，基底埋深7.2m。

地基土概況

地層：①填土、②黃土、③粉質(zhì)黏土、④卵石、⑤閃長巖殘積土、⑥全風(fēng)化閃長巖、⑦強風(fēng)化閃長巖、⑧中等風(fēng)化閃長巖。持力層：④卵石：局部夾硬塑~堅硬粉質(zhì)黏土和黏土，部分膠結(jié)，層位穩(wěn)定，未深寬修正承載力特征值400kPa，厚11.70～14.30m；主要下臥層：⑤閃長巖殘積土，土狀-粉細砂狀，普遍分布，厚度10m以上。

指標平均值：含水量43.8、孔隙比1.342、壓縮模量3.76MPa、N=15.7，未深寬修正承載力特征值220kPa。基礎(chǔ)方案天然地基2層地下窒，基礎(chǔ)埋深7.2m，持力層卵石。基底壓力530~620kPa，修正后滿足，局部黏性土夾層適當處理。下臥層殘積土承載力驗算通過。主要問題：室內(nèi)試驗壓縮模量低，高層建筑變形驗算不能通過?；A(chǔ)方案樁基礎(chǔ)灌注樁，穿過④卵石、⑤閃長巖殘積土、⑥全風(fēng)化閃長巖、⑦強風(fēng)化閃長巖，以⑧中等風(fēng)化閃長巖為樁基持力層，嵌巖樁。樁端全斷面嵌入中風(fēng)化閃長巖不小于2倍樁徑。中風(fēng)化巖頂面起伏大，應(yīng)做樁基施工勘察。樁深27~41m，有效樁長20~30m，需穿過巨厚、膠結(jié)卵石及殘積土、全風(fēng)化、強風(fēng)化巖。補充測試和決策殘積土深層載荷試驗，結(jié)果，承載力特征值500kPa，變形模量28MPa。旁壓試驗結(jié)果：承載力特征值432~529kPa，壓縮模量為20~27MPa。采用天然地基，補充原位測試數(shù)據(jù)。施工過程及施工后進行沉降觀測，一般

1~2cm，最大22.5mm。殘積土特點沉積土：長途搬運沉積，風(fēng)化碎屑經(jīng)撞擊、摩擦、氧化、溶解、分選，形成卵石、礫石、砂，顆粒堅硬；黏性土蜂窩結(jié)構(gòu)或絮狀結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)土力學(xué)只考慮孔隙比變化，不考慮土?？蓧嚎s性、可被壓碎，不研究土的結(jié)構(gòu)強度。殘積土：原地殘留，未搬運和分選，1保留巖石殘余凝聚力(結(jié)構(gòu)強度)；2顆粒組成不明確，外力作用“顆?！笨蓧嚎s或壓碎，粒度變細。殘積土測試很不均勻，大小混雜，夾硬質(zhì)巖塊，不同母巖和不同風(fēng)化環(huán)境，

殘積土特性大不相同。試樣小代表性不足，試驗數(shù)據(jù)離散性很大；取樣易擾動，殘余凝聚力或結(jié)構(gòu)強度極易破壞。原位測試為主，標準貫入、動力觸探、

旁壓試驗、載荷試驗等，以載荷試驗為主確定地基承載力和變形參數(shù)。案例23墨西哥Texcoco抽水造湖與現(xiàn)場試驗?zāi)鞲畿浲粒夯鹕交液粗谐练e，100%小于0.005mm，片狀，含水量達400%，塑限、液限以百計。原狀土十字板強度10kPa，靈敏度10以上。原狀土直立，搖晃幾下即成稀泥。抽取地下水，70年代地面沉降累計最大9m。砂層中井管高出地面數(shù)米。端承樁成“高樁承臺”，影響抗震性能。Texcoco改造項目軟黏土兩層，含水量約300％，孔隙比約10，上層厚35m，下層厚12m，中夾砂層，50m下是10m厚的砂層?，F(xiàn)為荒灘，擬改造為大公園。若干人工湖、排水渠道(總長18km，深5m)、高速公路、飛機場、污水處理場、植樹種草等大量原型試驗研究厲時數(shù)年，工地成大實驗室。項目：抽水造湖；補償式基礎(chǔ)；樁基工程；堆方工程；機場跑道；高速公路；渠道開挖；土瓖改良，植樹種草。工程實施和使用過程中，繼續(xù)長期觀測。常規(guī)勘察是設(shè)計前期工作的一小部分。抽水造湖井距l(xiāng)60m，深60m，進入下部砂層，井間設(shè)孔壓計。自然水位接近地面，井水位深平均30m，井間水位平均20m，深層沉降標測分層壓縮。造湖面積4.2km×1.2km．5年抽水，體積壓縮總量l760萬m3。除邊緣外，沉降量約4m，180口井總抽水量700L／s。不用任何開挖設(shè)備和運輸工具，

造價經(jīng)濟，現(xiàn)場文明。天高不算高，人智高一超。平地沉作湖。不動土一鍬。堆方試驗為湖堤、高速公路，確定堆方穩(wěn)定性和沉降量，試段長l00m，高3m，頂寬20m，底寬60m。經(jīng)7年觀測，堆方中心沉降1.40m．測斜儀量測深部水平位移，平均5cm。結(jié)論：堆方壓力下豎向沉降為主．

水平位移很小，堆方穩(wěn)定。渠道開挖試驗按常規(guī)計算，穩(wěn)定坡度1/12。

靈敏度高，不擾動，利用其結(jié)構(gòu)強度。兩個試驗段，不用挖土機和運輸車，

保持水位，用挖泥船水下開挖運輸。挖深4m，坡度1/3。設(shè)監(jiān)測元件監(jiān)測

開挖、放水、灌水時的水平、垂直位移，

控制施工速度。

多次放水、灌水，四、五年觀測，邊坡穩(wěn)定，方法可行。樁基試驗負摩擦試驗試驗樁長30m，三角形截面，邊長500mm。沿樁長設(shè)置觀測壓力元件。第一階段無附加荷載，觀測抽水地面沉降的負摩擦力；第二階段為加載試驗，考察時未開始。第一階段隨著抽水和地面沉降，從地表至22m，軸向壓力自上而下增加；22m下自上而下減小，樁端最小。中性點位置在22m，以上負摩擦，以下正摩擦。結(jié)構(gòu)強度的普遍性土的原狀結(jié)構(gòu)具有的強度，非壓密固結(jié)形成。幾乎所有土都有結(jié)構(gòu)性，成因和表現(xiàn)各不相同：黏性土：膠體化學(xué)、雙電層；黃土：鈣質(zhì)膠結(jié)架空結(jié)構(gòu)；紅黏土：紅土化、上硬下軟、裂隙特征；膨脹土：親水礦物、反復(fù)脹縮、“裂土”；結(jié)晶巖殘積土：巖石的殘余凝結(jié)力；鹽漬土：陽離子和陰離子組分和含量；“硬殼層”：干縮形成結(jié)構(gòu)強度；砂：粒狀土，不同排列不同強度，

黏聚力不一定是0；靈敏度反映結(jié)構(gòu)強度，低靈敏黏土1~2，高靈敏黏土10以上。多數(shù)情況一旦破壞，很難恢復(fù)。結(jié)構(gòu)強度的多樣性軟土的觸變：膠體搖晃，凝膠--溶膠，靜止，溶膠--凝膠，

有結(jié)構(gòu)--無結(jié)構(gòu)的可逆過程，時間的函數(shù)。黏性土表面吸附膠體，

凝膠生成結(jié)構(gòu)強度，溶膠喪失結(jié)構(gòu)強度。膠體顆粒小于0.002mm。粉土搖振效應(yīng)機制與上述觸變不同。結(jié)構(gòu)強度的多樣性紅土化：高溫高濕氧化環(huán)境下，堿金屬、堿土金屬、硅遷移；鐵、鋁氧化物積聚。黏粒聚集，負電荷與陽離子結(jié)合，

形成水穩(wěn)性好的結(jié)構(gòu)。鹽酸鹽紅黏土，下接基巖，上硬下軟，裂隙?？紫侗雀?，液限高，黏粒含量高，強度也高。強度形成不能用自重壓密和固結(jié)狀態(tài)解釋。結(jié)構(gòu)強度的多樣性黃土：干旱或半干旱環(huán)境生成，粉土顆粒以點接觸為主的架空結(jié)構(gòu)，少量鹽晶和黏粒膠結(jié)，水穩(wěn)性差。膨脹土：親水黏土礦物脹縮性；隨氣候反復(fù)；超固結(jié)性：反復(fù)脹縮形成，側(cè)壓力系數(shù)很高；裂隙性：密集鏡面狀剪切裂隙；強度特性：隨含水量增大衰減；干濕循環(huán)破壞結(jié)構(gòu)性，重塑土脹縮性高于原狀土。結(jié)構(gòu)強度的多樣性膨脹土強度試驗：直剪、三軸剪意義不大，初始含水量不代表工程實況；

非飽和土參數(shù)不實際。放坡：自然穩(wěn)定坡角；擋土：不能用土壓公式計算，側(cè)壓力很高；構(gòu)造措施防增濕強度降低；地基：脹縮變形控制，大壓力有利；無理論計算方法，按脹縮性分級采取措施。傳統(tǒng)土力學(xué)的局限傳統(tǒng)土力學(xué)是重塑土力學(xué)，飽和土力學(xué)。傳統(tǒng)土力學(xué)未考慮結(jié)構(gòu)性；非飽和土力學(xué)不成熟巖土工程用土力學(xué)應(yīng)注意其局限。黏性土的狀態(tài)----原狀土不同重塑土；固結(jié)試驗----理論上限飽和土；三軸試驗的固結(jié)和排水----理論上限飽和土土的結(jié)構(gòu)性難以用傳統(tǒng)土力學(xué)理論說明：孔隙水壓力與有效應(yīng)力原理；土的壓密狀態(tài)或固結(jié)狀態(tài)；建立在有效應(yīng)力基礎(chǔ)上的強度理論和測試方法；沈珠江：土體結(jié)構(gòu)性數(shù)學(xué)模型和相應(yīng)理論用原位測試和原型試驗補充不足，載荷試驗、試樁、試驗性施工、原型監(jiān)測等。原型試驗?zāi)鞲鏣EXCOCO；敦煌鹽脹性土(案例30)；青藏鐵路(案例32)；載荷試驗、試樁：現(xiàn)場原型試驗、試驗性施工；《地基處理規(guī)范》：預(yù)壓、強夯、強夯置換、注漿、復(fù)合地基，均強調(diào)現(xiàn)場試驗或試驗性施工；新編《高填方地基處理規(guī)范》《機場巖土工程設(shè)計規(guī)范》要求：高填方大面積施工前，在代表性場地進行現(xiàn)場試驗或試驗性施工，確定或優(yōu)化施工方法和參數(shù)。3巖石地基承載力

案例5

南京紫峰大廈巖石地基挖孔樁基礎(chǔ)

總建筑面積239400m2，主樓地上70層，高320m，辦公及五星酒店，平均壓力1000kPa，核心筒2000kPa，筏板下挖孔樁基礎(chǔ)，筏板厚3.4m；副樓地上24層，高100m，酒店式公寓，平均壓力630kPa，筏板厚1.5m，天然地基；裙樓地上7層，高36m；280kPa，天然地基；純地下4層，埋深20.4m，商場、停車場、設(shè)備機房，超補償，抗浮錨桿。紫峰大廈平面布置圖地層①1雜填土（Q4ml）

①2淤泥質(zhì)填土（Q4ml）②粉質(zhì)黏土（Q4al）

③1粉質(zhì)黏土（Q3al）③2粉質(zhì)黏土（Q3al）

③3粉質(zhì)黏土（Q3al）④殘積土（Q1-2el）⑤1a全風(fēng)化安山巖（J3）⑤1b強風(fēng)化安山巖（J3）⑤2中風(fēng)化安山巖（J3），分4個亞層：⑤2a較完整較軟巖-軟巖

⑤2b較完整軟巖、極軟巖⑤2c較破碎-破碎軟巖

⑤2d較破碎-破碎極軟巖載荷試驗11次，承壓板面積0.03m2和0.5m2承載力特征值

綜合判定(未修正)⑤1a，全風(fēng)化安山巖：350kPa；⑤1b，強風(fēng)化安山巖：1200kPa；中風(fēng)化安山巖⑤2a，較完整較軟巖-軟巖：4400kPa；⑤2b，較完整軟巖：3500kPa；⑤2c，較破碎-破碎軟巖：4000kPa；⑤2d，較破碎-破碎極軟巖：1100kPa。

變形模量：360~900MPa基礎(chǔ)選型主樓如用天然地基，承載力和變形均可滿足，但由于建筑物“高、重、大、深”，荷載差別很大，地基巖性變化多，

設(shè)計單位最后確定采用挖孔樁基礎(chǔ)。自平衡法樁基載荷試驗，確定了樁基承載力。進行了樁基沉降分析沉降觀測滿足要求珍貴的載荷試驗資料和實體工程監(jiān)測成果巖土單元劃分類似結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，巖土單元的位置、尺寸相當于構(gòu)件的位置和尺寸，巖土單元的工程特性指標相當于構(gòu)件的材料性能。

設(shè)計計算的基本依據(jù)問題：同一場地，單元代號和名稱前后不一；

同一巖土單元，指標不屬一個統(tǒng)計母體；巖石時代和名稱劃分過細；

復(fù)合單元，宜“分別統(tǒng)計，綜合評價”。巖體破壞特征1剪切破壞，與土相似，Mohr-Coulomb準則；2拉伸破壞，脆性巖石低圍壓破壞，Griffith

或Hock-Brown準則；3沿固定弱面(結(jié)構(gòu)面)剪切破壞如層面、節(jié)理面、斷層面、軟弱夾層等對建筑物地基：硬巖承載力足夠，沿弱面剪切不多最關(guān)心極軟巖和極破碎巖Mohr-Coulomb準則塑性巖石破壞前有明顯的變形，是一種剪切破壞，表現(xiàn)為顆粒間的滑移。軟巖地基一般為塑性破壞，采用Mohr-Coulomb準則。用莫爾包絡(luò)線判別材料破壞

不適用于有拉應(yīng)力，不反映強度非線性

Griffith準則脆性巖石破壞前沒有明顯的變形，假定材料有細微裂縫，應(yīng)力作用下裂縫尖端應(yīng)力高度集中，超過材料強度時裂縫擴展、分叉、貫通，導(dǎo)致破壞，伴隨有聲發(fā)射現(xiàn)象。本質(zhì)是拉伸破壞而不是剪切破壞，結(jié)晶巖一般為脆性破壞。破裂角很小，不同于塑性破壞450-φ/2

理論與試驗不完全一致平面Griffith準則表述式

，Griffith強度曲線Hock-Brown準則注意與室內(nèi)試驗和野外試驗成果的吻合，非線性經(jīng)驗強度準則，強度包線為拋物線，內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角隨應(yīng)力水平變化巖體的復(fù)雜性

巖體的復(fù)雜性在于其裂隙性（結(jié)構(gòu)面）結(jié)構(gòu)面組數(shù)、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)面粗糙度和充填情況、結(jié)構(gòu)體尺度及其與工程尺度關(guān)系、結(jié)構(gòu)面水壓力等，結(jié)構(gòu)面的復(fù)雜多變決定了參數(shù)難以測定。

巖石地基承載力《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》

fak=ψr.frk

ψr --折減系數(shù)，根據(jù)巖體完整程度和結(jié)構(gòu)面的間距、寬度、產(chǎn)狀和組合，由地區(qū)經(jīng)驗確定。無經(jīng)驗吋，對完整巖體可取0.5；對較完整巖體可取0.2～0.5；對較破碎巖體可取0.1～0.2。當時背景89版有承載力表。按硬質(zhì)巖石、軟質(zhì)巖石及不同風(fēng)化程度列表。修訂時取消承載力表，巖石地基承載力在正文中專列一條。巖石工程分類修改：用堅硬程度和完整程度表征巖體工程特性優(yōu)劣，各分5擋。按此精神，以飽和單軸抗壓強度表征堅硬程度，以折減系數(shù)體現(xiàn)完整性。缺乏資料，考慮到巖石地基承載力高，容易滿足要求，故裕度較大，以確保安全。當時的考慮

1巖體強度低于巖塊強度，乘以折減系數(shù)，越破碎，折減系數(shù)越小。2單軸抗壓強度側(cè)向壓力為0，地基為三向應(yīng)力條件下的豎向壓縮，偏于安全。因多數(shù)情況下己滿足要求，可操作性強，工程界廣為應(yīng)用。但對承載力要求較高的工程，不進行深度修正偏于過分保守。圍壓的重要影響剪切破壞--庫侖-莫爾準則拉伸破壞--格里非斯準則圍壓均有重要影響，單軸強度圍壓為零，是極端情況地基：三向應(yīng)力條件下的豎向壓縮，隨埋深增加，圍壓增大，地基承載力提高大量試驗研究均已證明吉陽核電廠不同深度載荷試驗又一次證明不同側(cè)壓力下的應(yīng)力應(yīng)變曲線根據(jù)抗剪強度指標計算承載力

《重慶規(guī)范》科茨公式，地基極限承載力fr=Nbγb+Ndγd+NcckNb=tan4(450+φk/2)Nd=tan5(450+φk/2)/2Nc=(Nd–1)cotφk

適用于可取試樣做抗剪強度試驗的完整軟巖，裂隙影響可忽略深度效應(yīng)基礎(chǔ)有一定埋置深度，基礎(chǔ)下的地基是三向應(yīng)力狀態(tài)，埋深越大，側(cè)壓力越大。庫侖-莫爾準則和格里非斯準則雖然適用材料性質(zhì)不同，但圍壓均有重要影響，單軸抗壓強度試驗時圍壓為零，地基在側(cè)限條件下的受壓，隨著埋深的增加，圍壓增大，地基承載力會提高。多數(shù)規(guī)范不修正的原因一是巖石地基承載力歷來不進行深寬修正，在思想上已形成定式；二是巖石地基承載力較高，一般工程可以滿足要求，不必挖掘這個潛力，因而較少下功夫從事這方面的研究。但對于軟巖地基，過分保守對荷載大的工程上有時很難處理。建議軟巖地基以載荷試驗為主確定地基承載力和變形模量，試驗要求根據(jù)工程要求和經(jīng)驗，重大工程進行大規(guī)模系統(tǒng)試驗，一般工程做少量檢驗性試驗，小工程有經(jīng)驗可不做載荷試驗完整巖體，可取試樣，根據(jù)抗剪強度指標計算積累旁壓試驗的經(jīng)驗巖石地基的變形強度控制還是變形控制取決于巖體性質(zhì)和工程要求可取樣做壓縮試驗用壓縮模量，按規(guī)范計算不能取樣的做載荷試驗，按變形模量計算沉降計算方法可多種選擇，不限于分層總和法，（彈性理論、數(shù)值法等）通過變形觀測積累經(jīng)驗防城港核電廠一期基礎(chǔ)沉降，

地基以泥巖為主，最大超過30mm

《巖土工程勘察規(guī)范》的分級抓住堅硬程度、完整程度兩個主要因素；與《工程巖體分級規(guī)范》一致對建筑地基主要是V級(軟巖地基)，但未細分軟巖地基不能用堅硬程度、完整程度細分建議用剪切波速分級雖然粗糙，但利于定性判別，區(qū)別對待

巖土體按剪切波速分級的優(yōu)點1勘察必測項目，不必為巖土分級專門測試2與巖土動剪切模量有簡單的函數(shù)關(guān)系3與地基承載力、地基變形參數(shù)密切相關(guān)4原位測定，概括了巖石及其裂隙的綜合特性，避免取樣，代表性強5技術(shù)成熟，經(jīng)驗豐富，人為因素較少6既可巖，也可土，極硬巖到極軟土全部巖土統(tǒng)一分級7只需一項指標，極為簡便，可操作性強8與已有規(guī)范協(xié)調(diào)巖土體按剪切波速分級

分級剪切波速分級名稱代表性巖土Ⅰ-1vs>2000極硬巖Ⅰ-22000≥vs>1500堅硬巖Ⅰ-31500≥vs>1100中硬巖Ⅱ-11100≥vs>800中軟巖Ⅱ-2800≥vs>500軟弱巖，堅硬土Ⅱ-3500≥vs>300中硬土Ⅲ-1300≥vs>150中軟土Ⅲ-2150≥vs>100軟弱土Ⅲ-3vs≤100極軟土根據(jù)剪切波速區(qū)別對待大于1100m/s，核電廠房不必作地基--結(jié)構(gòu)協(xié)同作用分析

大于800m/s，對一般建筑地基，承載力與變形均可滿足500~800m/s，硬土/軟巖，似土非土，似巖非巖，根據(jù)工程具體要求試驗研究，由規(guī)范規(guī)定小于500m/s，作為土考慮（300m/s為核電廠地基的下限；150m/s為《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中軟土與軟弱土的分界）

4飽和土的擠土效應(yīng)案例8武漢某高層住宅的樁基失穩(wěn)事故地上l8層，地下l層，總高度56.6m，

鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。

地下室底板埋深原設(shè)計5m，

夯擴樁，

樁徑480mm，單樁承載力l000kN。實際樁長l6.0～20.0m，

樁端持力層粉細砂，穿過厚度13m的淤泥和

淤泥質(zhì)土，進入粉細砂層深度約0.8m。地基條件人工填土，厚1.5～6.0m；高壓縮性淤泥，厚9.4～14.4m高壓縮性淤泥質(zhì)黏土，厚2.2～2.4m

兩層總厚度12.4～16.8m；

含水量最高78.1％，平均58.0％；

孔隙比最大2.30，平均1.63；

壓縮模量最小1.2MPa，平均2.0MPa。稍密-中密粉細砂，夯擴樁持力層，以下為砂卵石、基巖。事故概況結(jié)構(gòu)封頂后，突然向東北方向傾斜，頂端位移470mm?；A(chǔ)東北角沉降54~55mm，西南角沉降僅5mm，對角傾斜1.2%。搶救措施：東北角挖土卸載，注漿加固，打7根錨桿靜壓樁；西南角加載5000kN。第18天突然轉(zhuǎn)向西北方向傾斜，第22天頂端位移達2884mm，建筑重心偏移1442mm。第二天實施爆破。從發(fā)現(xiàn)傾斜到爆破拆除，僅隔三個星期。事故原因分析上述過程可見，傾斜是群樁失穩(wěn)，變形呈發(fā)散和不穩(wěn)定態(tài)，不是樁端下土壓縮造成的不均勻沉降。1樁型選擇不當：夯擴樁是擠土樁，淤泥和淤泥質(zhì)土對擠土極為敏感；2

樁端進入持力層僅0.8m：側(cè)向有十幾米厚的淤泥和淤泥質(zhì)土，約束力嚴重不足；3

樁身嚴重缺陷：三類樁占被檢測樁的20％；4基坑開挖失控：僅部分地段設(shè)置粉噴樁，致淤泥移動，推動樁體偏移，336根樁中有172根樁位偏移超過規(guī)范，最大1700mm；5

歪樁正接：336根樁完成l90根時，底板提高2m。偏位樁接長2m，樁身成折線。6應(yīng)急措施不當：對失穩(wěn)性質(zhì)缺乏正確判斷，采取挖土、注漿、堆載措施糾傾，加速失穩(wěn)。巍巍鋼骨水泥樓，歪斜旋動不可收。只緣淤泥無約束，可憐一瞬石渣流。案例7昆明某工程基礎(chǔ)事故的概念設(shè)計問題綜合樓，地面以上4部分：①28層筒體塔樓，高109.0m；②主體部分26層；③副體部分18層；④純地下室。筏基底板長78.6m，寬35.9m，埋深近11.0m?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)，振動沉管樁+梁板式筏板，樁徑500mm，有效樁長21.5m，滿堂布置。樁距：1.8mx1.8m和1.8mx2.lm兩種。單樁承載力標準值：1100kN，靜載荷試驗確定。筏板主梁：1.40m×2.30m，次梁0.60m×2.18m；筏板厚度：筒體部分1.0m，其余0.6m。筏基平面地基條件70m深度內(nèi)全部為第四紀沉積物，前期為湖相粘土、泥炭層，中期為湖相粘土及含粉細砂的粉土層，后期為沖洪積粘土、圓礫和粉土層。穩(wěn)定地下水位埋深1.2~1.6m。筏基座落在粉土層④上，樁端持力層為粘土層⑧(相對軟弱)。事故主要表現(xiàn)筏基主、次梁及筏板開裂、滲漏。上部結(jié)構(gòu)也有裂縫。筒體附近出現(xiàn)最早，最密集。事故原因的概念性分析飽和粘性土中采用擠土樁，

樁數(shù)多，樁距小；樁尖持力層為軟弱土；均勻布樁，筏板太薄。荷載不均勻，地基軟弱，或加大基礎(chǔ)剛度，筏板足夠厚或用箱基；或采用變剛度調(diào)平設(shè)計，對應(yīng)荷載分布布樁。受力明確，荷載傳遞路徑短，減小結(jié)構(gòu)內(nèi)力,減少結(jié)構(gòu)變形和次應(yīng)力。荷載和剛度差異如此之大，采取基本均勻布樁，筏板做得如此之??！小結(jié)擠土效應(yīng)：飽和土和非飽和土，

強透水土和弱透水土，

擠土樁和非擠土樁。

其他實例：福州、丹東軟土側(cè)向約束和樁進入持力層深度工程師的判斷力5基坑隆起和水患廣東某工程工程概況地面以上27層，總高99.8m，地面以下4層，基坑深度16.5m。地下室平面尺寸為：

東西寬約70m，南北長約90m。土質(zhì)概況海積、海陸交互沉積，厚度極不均勻，海陸交互沉積以下為殘積土，頂面深約23m。支護結(jié)構(gòu)無嵌固深度的逆作擋墻+鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)支撐；攪拌樁加旋噴樁截水圍幕。鋼筋混凝土直墻分6層，鋼支撐4層，

分別支撐在第一、二、四、五層直墻上。

標高為-3m、-6.5m、-10m、-13.5m。每層直墻分35段，鋼支撐13道，每角有3道，45度角對撐，東西向水平支撐一道。事故經(jīng)過擋土墻從上至下逆作施工，4月10日第四層擋墻封閉，開挖深度應(yīng)11.7m，但實測已達15.0m，局部16.8m，低于第四層鋼支撐。此時第四層鋼支撐尚未安裝，第三層還有1號和13號未安裝。4月28日測試，超過130MPa的已達24個，超過150MPa的已達20個。第一層支撐受壓構(gòu)件變成了受拉構(gòu)件。4月30日，發(fā)現(xiàn)擋墻下沉和傾斜明顯增加。5月2、3日連續(xù)暴雨，加速險情。5月6日上午，坑外地表累計下沉176mm，下午2時，基坑南面鋼支撐連續(xù)爆裂、端部多處開裂、脫落、失穩(wěn)，坑底土隆起200mm。4時全線撤離，居民疏散。4點30分，坑內(nèi)頻繁爆裂聲響，東南角首先坍塌，墻體后仰滑入坑內(nèi)。接著西南角也后仰滑入坑內(nèi)，坑外3棟房屋整體滑入坑內(nèi)（滑距20余米）。晚上8時許，整個基坑全部倒塌。由于人員撤離及時，未造成人員死亡。事故原因分析1地質(zhì)條件復(fù)雜；2嚴重超挖；3設(shè)計方案重大失誤。軟土深基坑采用無嵌固深度的混凝土擋墻逆作圍護，嚴重概念性錯誤。

設(shè)計者僅考慮側(cè)土壓力，忘記了豎向力的問題。隨基坑加深，基坑內(nèi)外豎向壓力差越來越大，如土質(zhì)好，可依靠承載力平衡；如土質(zhì)軟，壓力超過土的強度，必然產(chǎn)生塑性流動和破壞，表現(xiàn)在坑內(nèi)隆起，護壁后仰，整體滑動。無嵌固直墻基底隆起土釘墻基底承載力不足

引發(fā)隆起破壞

案例17安貞雅園地下車庫基坑事故

基坑深度：13.0m。周邊情況復(fù)雜：西側(cè)距坑邊13m：兩座居民樓、兩個化糞池；化糞池與基坑間：新回填土，有污水管道；緊鄰坑邊：

電纜管道、燃氣管道、上下水管道等?；訃o土釘與錨桿組合的復(fù)合土釘墻，共8道，第1道深2.0m，以下間隔均1.5m。第2、3、4、5道為錨桿，配2根16mm鋼筋；第2、3道長度13m；第4、5道長度12m。第1、6、7、8道為土釘，鋼筋直徑22mm，長度第1道12m；

第6、7、8道10m、9m、8m。地質(zhì)條件人工填土，厚度1.50~4.20m；②粉質(zhì)黏土、重粉質(zhì)黏土；③粉質(zhì)黏土、③1砂質(zhì)粉土、黏質(zhì)粉土；④粉質(zhì)黏土、重粉質(zhì)黏土；⑤1中砂、細砂、⑤卵石、圓礫；⑥卵石、圓礫；⑦粉質(zhì)黏土、重粉質(zhì)黏土。地下水位埋深1.05~2.40m。事故第二、三排土釘施工時孔內(nèi)有少量臭水，邊坡無異常。5月6日，5號樓東側(cè)污水井涌水，地面積水。5月7日，地面方磚輕微下沉。5月8日，疏通管道，未徹底，中午污水井抽水，避免繼續(xù)外溢。5月6日，5號樓東側(cè)污水井向上涌水，致地面積水。5月7日地面方磚輕微下沉。5月8日疏通管道，未徹底。中午從污水井抽水，避免繼續(xù)外溢。5月9日早晨，方磚嚴重下沉。挖開發(fā)現(xiàn)兩個化糞池4個出口管道接口錯位。排出污水不能流入污水管道，滲入基坑。隨即化糞池抽水，坡面混凝土局部崩裂，加大。5月10日早晨，方磚嚴重下沉，局部斷裂。開始疏導(dǎo)小區(qū)車輛，準備斷水、斷電、斷氣。8點05分，西側(cè)北段下滑,10分鐘南段下滑，最深下滑8~9m,整體向東推入坑內(nèi)。原因分析基坑不深，環(huán)境復(fù)雜。土釘和錨桿組合支護，土釘需一定位移才能發(fā)揮，錨桿為了限制位移，二者不能同步發(fā)揮。墻面柔性，錨桿并非固定在護坡樁上，控制位移能力有限。土釘與錨桿的作用有本質(zhì)不同?？舆呑詠硭?、電力、燃氣、污水管道、化糞池，采用了難以控制位移的支護方案，不妥。

原因分析事故直接原因：坑側(cè)污水管道錯位堵塞，污水滲入土內(nèi)，降低土的強度，增加水壓力（或滲透力），增加土重，促使土體加大位移。土體位移加大進一步增大管道錯位和漏水，進一步增加土重和水壓力，降低強度，如此反復(fù)惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致整體滑坡。水患是北方基坑大敵，

絕大多數(shù)基坑事故與水患有關(guān)。某基坑水患案例15北京郊區(qū)某工程的基坑滲透破壞

滲透破壞概況上部粉土和黏性土，厚約12m；下部巨厚新近系長辛店礫石層(卵石，半膠結(jié))。地下水位：地面以下2m?；娱L76m，寬38m，深9.1m，放坡開挖，坑中坑。

天然地基，粉土和粉黏為持力層。降水回灌結(jié)合，36個降水井，井深12m，到達長辛店礫石層頂面，回灌井在降水井外圍。實施挖至7m，再挖一鏟發(fā)現(xiàn)地下水，水位深8.1m，水量較大。認為上覆粉土和黏性土豎向滲透系數(shù)遠大于水平滲透系數(shù)，估計為2m/d。無法繼續(xù)降水?；觾?nèi)側(cè)周邊強行挖至深度9.4m(深于基坑標高300mm)，碎石回填成盲溝，集水坑抽出。問題繼續(xù)開挖，接近設(shè)計標高時冒水，似“泉眼”；盲溝頂部“橡皮土”，開挖較淺處情況正常?？觾?nèi)4處載荷試驗(實際完成2處)。

壓板面積2m2，要求承載力特征值250kPa。實際：1號極限承載力350kPa；2號不正常，加載很小即大量沉降，未能完成。地基土嚴重擾動，放棄天然地基，用樁基礎(chǔ)。判斷失誤，方案失誤是滲透破壞，非滲透系數(shù)垂直遠大于水平。自然水位2m，基坑深9.1m，降水井深12m，礫石層頂，深于基坑底不到3m，有回灌井。含水層滲透性強、厚度大，降水井全深度在弱透水性土中，抽水只能井底進入，不能有效降低礫石層水頭。周邊盲溝排水對上層滯水和降深不大潛水有效，本案例強透水層水頭高出坑底7.1m，盲溝降水不可能。滲透破壞土體骨架由于滲透力作用而發(fā)生的破壞現(xiàn)象，主要包括流土和管涌。流土：向上滲流地下水流速超過臨界狀態(tài)，滲透力使水流逸出處的土粒處于懸浮狀態(tài)，造成地面隆起、水土流失的現(xiàn)象。

管涌：滲流作用下，土中的細粒通過骨架孔隙通道隨滲流水從內(nèi)部逐漸向外流失，形成管狀通道，可使土體破壞的現(xiàn)象。流土與管涌的區(qū)別流土：發(fā)生在顆粒較細而均勻的土中；管涌：發(fā)生在顆粒粗細不均勻的土中。流土：發(fā)生時土粒全面懸浮，迅速失去強度；管涌：開始流失細顆粒，逐漸發(fā)展為管狀通道，漸進式破壞。

流土比管涌更危險。突涌：力學(xué)平衡問題，開挖速度較快，承壓水頭將黏性土拱破，形成裂縫，水土涌出，坑底隆起、破壞。壓力超越臨界度，基坑頓成萬泉湖。

強度盡失地基毀，一池泥水難排除。

6岸邊液化案例25岸邊地震液化和地震液化的基本經(jīng)驗

工程概況6層磚混住宅區(qū)，無地下室。場地：400m×600m，位于一級階地邊緣，略向漫灘傾斜，坡度2%。東側(cè)為河漫灘，階地高于河漫灘約3m。地基概況耕土：粉質(zhì)黏土：厚2.5~5.4m；細砂：N=8~10，1.2~2.1m；粉質(zhì)黏土：厚3.3~4.4m；中砂：N=24~32，厚5.0~7.0m；粉質(zhì)黏土：未揭穿。液化判別按當時《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計規(guī)范》判別上層砂土可液化，下層砂土不液化。上層砂土厚度小，液化輕微，不作地基處理?？梢夯瘜与m很薄，但向河漫灘傾斜，地震液化可能導(dǎo)致場地滑移，后果嚴重，應(yīng)地基處理，消除液化。地震液化廣義液化：按有效應(yīng)力原理，土的抗剪強度為：飽和土在動力、靜力或滲透作用下，由固體轉(zhuǎn)為液體，抗剪強度喪失的現(xiàn)象。松砂剪縮，孔壓迅速上升，剪應(yīng)變迅速增加而破壞；密砂孔壓和剪應(yīng)變保持穩(wěn)定變化，荷載相當高時強度仍不破壞。2003年7月1目上海4號地鐵越江隧道突涌事故

規(guī)范液化判別方法的由來開始時引進Seed簡化法，擾動砂樣制成密度與原狀土“相等”試樣，動三軸儀液化試驗，代入Seed公式，判斷液化。試驗可重復(fù)性很差，試樣失去原狀結(jié)構(gòu)，密度與原狀土不能相等，還有儀器、動應(yīng)力模擬、用于現(xiàn)場判別等問題。作為研究手段不錯；解決工程問題，不現(xiàn)實。改用“概念加經(jīng)驗”方法。概念：影響液化的主要因素地震設(shè)防烈度、地震分組；場地條件：土性(砂土、粉土及其密實度)、

上覆壓力、水位。N值表征密實度：松砂和密砂在循環(huán)荷載作用下

表現(xiàn)完全不同?；蛴渺o力觸探，不用動三鈾試驗。深度表征上覆有效壓力。經(jīng)驗：現(xiàn)場調(diào)查測試

統(tǒng)計分析分別在液化場地和非液化場地進行標貫試驗(以噴水冒砂為標志)，1970年通海地震、1975年海城地震、1976年唐山地震等，將試驗成果用兩組判別統(tǒng)計分析

（“液化組”和“非液化組”），多次調(diào)整修改后得到現(xiàn)行規(guī)范的判別方法判別方法的局限性不確定因素多，隨機性強，只大致判斷。液化與非液化交叉，液化組與非液化組均有不成功子樣。判別成功率90%，并非可靠性90%。地震烈度、地震分組、地震歷時的不確定性；只考慮黏粒含量，粗、中、細、粉砂一律對待；液化后密實度不能真正代表液化前密實度。參與統(tǒng)計子樣代表性有限，將局部地區(qū)經(jīng)驗推廣到全國，可靠性不會太高，方法的簡捷和實用花了很多專家和科技人員的心血：尋找既科學(xué)又簡便的判別方法，現(xiàn)場原位測試，大量計算分析。理論雖不完善，但簡便、實用，可靠性優(yōu)于基于動三軸試驗的Seed法。了解其中問題，才能自覺應(yīng)用。理性認識深刻，解決問題簡捷。認識問題是大道理，要憧；解決問題是硬道理，要做。平原液化平原液化地基失效與噴水冒砂有關(guān)。噴冒水土流失，地面嚴重變形，無法計算。計算震陷評價液化，不會有良好前景。振動使松砂趨密產(chǎn)生超靜水壓力，超靜壓消散噴水冒砂實質(zhì)是滲透破壞，使土變松。噴冒使土極不均勻，模型試驗噴冒前“水夾層”唐山三次試驗：震后2個月深部砂土變密，淺部變松；震后11個月淺部恢復(fù)。密實度和強度變化復(fù)雜，前期振動液化增密，后期滲流液化變松，固結(jié)恢復(fù)有較長時間過程。岸邊液化斜坡岸邊液化失穩(wěn)與側(cè)向擴展或滑移有關(guān)，后果比噴水冒砂更嚴重。液化層很薄，也發(fā)生嚴重后果?！督ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范》液化指數(shù)計算和液化程度判別，其實只適用于噴水冒砂。側(cè)向擴展實例：天津毛條廠。臨近河岸，柱向河岸側(cè)移，房頂垮塌。唐山地震、阪神淡路地震唐山液化滑移張裂阿拉斯加1964年8.4級(9.2級)地震長1000km，寬800km的范圍內(nèi)地殼形變，下陷12m，上升11.6m。小島移動15m。地面斷裂長60km，斷層崖高11m。液化滑坡體長2400m，從20m高的懸崖滑出150m，直達海中。至少70棟房屋被毀，道路、電力、通訊、自來水、煤氣破壞。港口下陷1m多，嚴重破壞，改為旅游區(qū)。阿拉斯加1964年8.4級(9.2級)地震海嘯：每11.5小時一次，最大一次浪高30m，倒卷時高50m。波及日本、加州、直至南極。加州第一次浪高6m，第二次9m，沖毀房屋百棟。地面大變形，巖層破裂長8公里，與海溝平行。地面與房屋像海浪起伏，翻騰，裂口張合。市區(qū)出現(xiàn)深3.66m，寬15.23m大裂縫，一男子和兩個兒子掉入吞沒。阪神-淡路1995年7.3級地震兩人工島液化嚴重，幾乎所有岸壁崩塌，滑向大海，跨海大橋損壞嚴重，神戶港頓失生機。碼頭、防波堤、貨場及附屬結(jié)構(gòu)均損害；地面大規(guī)模下陷，最大1m以上，致地面龜裂、基礎(chǔ)淘空等；樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物未倒塌，但四周地面下陷剝離,基礎(chǔ)外露。唐山地震不同自振周期的表現(xiàn)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》4.3.16在故河道以及臨近河岸、海岸和邊坡等有液化側(cè)向擴展或流滑可能的地段內(nèi)不宜修建永久性建筑，否則應(yīng)進行抗滑動驗算、采取防土體滑動措施或結(jié)構(gòu)抗裂措施。怎樣對待規(guī)范？規(guī)范要遵守，但不能盲目，基本概念和基本經(jīng)驗不能忘記。規(guī)范的權(quán)威性；規(guī)范的作用；規(guī)范局限性：1規(guī)范只規(guī)定量大面廣普遍性問題，不能包含一切特殊問題。2規(guī)范只規(guī)定成熟被公認的經(jīng)驗，爭議尚無定論的問題先放一放，繼續(xù)探索和積累。神圣化、絕對化，盲目、迷信，有害。在理解科學(xué)原理和基本經(jīng)驗的基礎(chǔ)上執(zhí)行。標準化改革國際：技術(shù)法規(guī)和技術(shù)標準強制性條文過渡解決：“亂”結(jié)構(gòu)不合理，矛盾重復(fù)、“軟”約束不力、“低”水平低的問題。政府主導(dǎo)，側(cè)重?；荆?/p>

強制性標準：國標，全文強制，包括引用；

推薦性標準：國標、行標、地標，無強條。市場為主，側(cè)重提高競爭力：

團體標準；

企業(yè)標準。7巖溶探測和治理案例29長昆客專懷化南站

巖溶的綜合探測技術(shù)地質(zhì)和工程概況長沙至昆明高鐵

懷化南站第四系雜填土、粉質(zhì)黏土、黏土，含礫砂，厚一般10~20m?；鶐r為白云質(zhì)灰?guī)r，中厚-厚層，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖溶強烈發(fā)育，全場分布。巖溶水連通性好，孔隙潛水和地表水下滲補給。填方可能巖溶塌陷。采用低樁板和橋結(jié)構(gòu)，將荷載通過鉆孔樁直接作用在完整巖體上，一柱一樁，最大樁長84.0m地質(zhì)和工程概況溶洞埋深3.7～79.0m，洞高0.2～24.30m，

多無充填。鉆孔遇洞率70.9%，線溶率0.36%～48.57%。

地下水位多高于可溶巖頂板。溶洞大小、深淺和分布極不規(guī)律，

單純鉆探無法查明。結(jié)合鉆探，采用地震波CT和管波技術(shù)，

解決了難題。探測方法例如：一個橋墩16根樁為一組，

縱向樁間距6.0m，橫向樁間距5.5m，4鉆孔，取芯鑒定；兼管波探測；兼地震CT激發(fā)孔和接收孔，相鄰孔間孔透。地震CT最大孔透距離24.4m，最小16.5m。發(fā)現(xiàn)孔底溶洞依然發(fā)育時加深，以最深溶洞底板下10～15m控制，確?？椎淄暾鶐r。地震波CT利用射線走時重構(gòu)巖土波速分布，堅硬完整巖體波速高，裂隙、溶蝕、空洞低速異常。

波速差異是探測的物理基礎(chǔ)。一發(fā)多收扇形系統(tǒng)，組成密集交叉射線網(wǎng)絡(luò)。激發(fā)深度間隔1.0m，接收深度間隔0.5m，反演形成被測區(qū)域波形圖像，劃分巖體性質(zhì)，確定溶洞、溶蝕、裂隙發(fā)育帶等的分布。管波技術(shù)液體與固體相鄰，液體振動在界面附近產(chǎn)生沿界面?zhèn)鞑サ慕缑娌?，稱廣義瑞利波?？變?nèi)稱管波。管波在孔壁外一定范圍內(nèi)沿鉆孔軸向傳播，除在孔徑變化、孔底和孔液表面產(chǎn)生反射外，在管波有效探測范圍內(nèi)任何波阻抗變化都會產(chǎn)生反射。波阻抗變化必是孔側(cè)存在不良地質(zhì)體(溶洞、溶蝕、軟層、風(fēng)化帶、裂隙發(fā)育帶等)。管波能量強、衰減慢，很容易識別。有效探測半徑2.0m，分辨力0.3m，豎向探測精度非常高。有效探測半徑為2.0m，分辨能力為0.3m，具有非常高的垂向探測精度。

有效探測半徑為2.0m，分辨能力為0.3m，具有非常高的垂向探測精度。

有效探測半徑為2.0m，分辨能力為0.3m，具有非常高的垂向探測精度。

優(yōu)勢互補鉆探：直接勘探手段；但孔徑不足一百毫米，“一孔之見”，不能查明洞隙分布和形態(tài)。地震波CT：提供大量孔間信息，全面；

但某些條件不易正確解釋。管波：范圍不大；但精度很高，彌補鉆孔和地震波CT不足，直徑2m對樁基很有價值。三種方法優(yōu)勢互補，達到有效查明樁基相關(guān)地段隱伏洞隙目的。對工程物探的期待本案例使我們豁然開朗，物探不僅可在勘察前期提供線索，還可在施工圖設(shè)計和施工階段發(fā)揮不可或缺作用，能發(fā)現(xiàn)樁基相關(guān)部位大于0.5m的洞隙，還能檢驗鉆孔的真實性，做得如此精確！物探可以為工程建設(shè)做更大貢獻，物探可以成為勘察工作的主力軍，為工程物探的發(fā)展和技術(shù)進步增強了信心。鬼斧神工千百態(tài)，鑿成陷阱工程栽。鉆探管波加CT，勾出洞隙免受災(zāi)。案例27唐山市體育中心

巖溶塌陷治理唐山市體育中心巖溶塌陷概況1988年6月6日，第二田徑訓(xùn)練館地面塌陷，深6.5m,面積約35m2。碎石填滿。6月15日再塌陷，兩混凝土柱陷入，房頂坍塌，同時主席臺西北角地面沉陷，2001年4月最大沉陷達47cm,面積496m2，成危險建筑。1991年始，多次勘察