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文檔簡(jiǎn)介
巖土工程概念性問(wèn)題案例分析第一頁(yè),共220頁(yè)。32個(gè)典型案例,既有成功,也有失敗。工程:天然地基、樁基、基坑支護(hù)、基坑降水、圍海造陸、堆山造景、造湖、高填方、鐵路、機(jī)場(chǎng)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(jì)土、淤泥、泥炭質(zhì)土、殘積土、鹽漬土、多年凍土、第三紀(jì)軟巖、風(fēng)化巖等;問(wèn)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(cè)、管波探測(cè)、地震波CT等,
反映了巖土工程豐富多彩的個(gè)性。第二頁(yè),共220頁(yè)。案例導(dǎo)引,用通俗語(yǔ)言將問(wèn)題提升到理論層面上評(píng)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(qiáng)度、鹽脹性原理、地下水動(dòng)態(tài)與均衡、潛水滲出面、水動(dòng)力彌散、
巖石力學(xué)基本準(zhǔn)則、斷層活動(dòng)性、變剛度調(diào)平設(shè)計(jì)、
地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)協(xié)同作用等問(wèn)題,巖土工程師必須深知現(xiàn)象背后的科學(xué)原理,
認(rèn)識(shí)問(wèn)題要深刻,處理問(wèn)題要簡(jiǎn)潔、巧妙。強(qiáng)調(diào)概念,反對(duì)盲目相信計(jì)算,盲目套用規(guī)范。第三頁(yè),共220頁(yè)。1案例的價(jià)值2土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度3巖石地基承載力4地基與結(jié)構(gòu)關(guān)系5飽和土擠土效應(yīng)6基坑隆起與水患7基坑降水8地震液化9巖溶探測(cè)和治理10把握概念,綜合判斷第四頁(yè),共220頁(yè)。1案例的價(jià)值第五頁(yè),共220頁(yè)。太沙基:一個(gè)詳盡的案例應(yīng)當(dāng)受到10個(gè)具有創(chuàng)新性理論一樣的重視。太沙基在實(shí)踐中,從工程案例中吸取知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),上升為理論,成為巖土工程宗師。
1成功的典范,失敗的警示;
2一比一的科學(xué)實(shí)驗(yàn),計(jì)算不可能精確,唯原型實(shí)測(cè)才能定量;
3新概念新方法的源泉。第六頁(yè),共220頁(yè)。唐山體育場(chǎng)巖溶塌陷治理勘察、設(shè)計(jì)、施工、檢驗(yàn)、監(jiān)測(cè)的一條龍服務(wù)。信息是成敗的關(guān)鍵,采用有效手段:前期:查明溶洞、土洞、塌陷的分布、形態(tài)、機(jī)制、規(guī)律;后期:效果的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)鉆探取芯、標(biāo)準(zhǔn)貫入、瞬態(tài)面波、地震CT、沉降觀測(cè)、水位觀測(cè)等。第七頁(yè),共220頁(yè)。對(duì)癥下藥,標(biāo)本兼治,一勞永逸上段----加固地基;中段----封堵天窗;下段----截?cái)鄮r溶水。認(rèn)識(shí)問(wèn)題準(zhǔn)確而深刻----巖溶塌陷的科學(xué)規(guī)律;解決問(wèn)題有效而經(jīng)濟(jì)----巧妙就是一種藝術(shù)。第八頁(yè),共220頁(yè)。杭州地鐵1號(hào)線湘湖路站2008年11月15日突然塌陷,連續(xù)墻斷裂,大幅內(nèi)移,坑底升高,湖水灌入,死亡21人,重傷1人,輕傷3人,直接經(jīng)濟(jì)損失巨大。基坑最大事故,8人判刑,11人處分。第九頁(yè),共220頁(yè)。施工超挖、監(jiān)測(cè)缺失----事故直接原因教訓(xùn)慘重,難忘的警示??辈煸O(shè)計(jì)角度----土性和計(jì)算參數(shù)的測(cè)試和選定;穩(wěn)定分析應(yīng)如何計(jì)算;內(nèi)支撐整體穩(wěn)定性等?!稁r土工程典型案例述評(píng)》有詳細(xì)分析反面警示常比正面經(jīng)驗(yàn)更生動(dòng),印象更深刻第十頁(yè),共220頁(yè)。計(jì)算預(yù)測(cè)不可能精確,
唯原型監(jiān)測(cè)才能真正定量。第十一頁(yè),共220頁(yè)。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(cè)試、計(jì)算理論先進(jìn)。設(shè)計(jì)階段,計(jì)算50年沉降:上部軟土沉降6.5m,機(jī)場(chǎng)開(kāi)通時(shí)沉降結(jié)束;洪積土沉降1.5m,機(jī)場(chǎng)開(kāi)通時(shí)預(yù)計(jì)幾十厘米。填土達(dá)標(biāo)高后6個(gè)月實(shí)測(cè),上部軟土沉降5.5m,小于計(jì)算值;洪積土沉降1.5m,遠(yuǎn)大于預(yù)計(jì)值。第十二頁(yè),共220頁(yè)。重新勘探試驗(yàn)和計(jì)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(jī)玚開(kāi)通時(shí),按實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)推算,50年總沉降10.34m,比調(diào)整計(jì)算小0.66m。本案例條件不復(fù)雜,問(wèn)題在于參數(shù)。缺乏經(jīng)驗(yàn)情況下,即使工作認(rèn)真細(xì)致,技術(shù)水平高,沉降計(jì)算還是沒(méi)有把握,單純計(jì)算靠不住,原型監(jiān)測(cè)多重要!第十三頁(yè),共220頁(yè)。概念失誤是原則性錯(cuò)誤。質(zhì)的錯(cuò)誤正常預(yù)測(cè)偏差一般由計(jì)算模式、計(jì)算參數(shù)與工程實(shí)際差別引起,與巖土工程特點(diǎn)有關(guān)。
量的偏差。為減小偏差:精心勘察設(shè)計(jì);現(xiàn)場(chǎng)原型試驗(yàn)或試驗(yàn)性施工;加強(qiáng)工程監(jiān)測(cè)。第十四頁(yè),共220頁(yè)。計(jì)算模式與實(shí)際條件的差別,以地基承載力和基坑降水為例;計(jì)算參數(shù)的不確定性,以壓縮系數(shù)和抗剪強(qiáng)度指標(biāo)為例。
地基承載力計(jì)算不如載荷試驗(yàn)推算;基坑降水計(jì)算有時(shí)不如經(jīng)驗(yàn)估計(jì)。第十五頁(yè),共220頁(yè)。第十六頁(yè),共220頁(yè)。第十七頁(yè),共220頁(yè)。蘇聯(lián)某鋼鐵基地與濕陷性土北京彩電中心與擴(kuò)底樁南京造紙廠與水泥粉煤灰碎石樁正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)工程與全新活動(dòng)斷裂
第十八頁(yè),共220頁(yè)。預(yù)測(cè)斷裂活動(dòng)性難度極大,曾長(zhǎng)期困擾工程界。八寶山斷裂已有活動(dòng)斷裂定論,1984年,因正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)工程深入研究,以確鑿證據(jù)作出
工程使用期間不會(huì)發(fā)生淺表巖層錯(cuò)動(dòng)的結(jié)論。贏得了時(shí)間,節(jié)省了投資,為全新活動(dòng)斷裂新概念提供工程范例,
打下理論基礎(chǔ)。第十九頁(yè),共220頁(yè)。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(wàn)年,展望一百年”。1%新概念得到業(yè)內(nèi)專(zhuān)家普遍贊同,列入《巖土工程勘察規(guī)范》,《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》結(jié)束在斷裂活動(dòng)性面前束手無(wú)策的被動(dòng)局面。第二十頁(yè),共220頁(yè)。2土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度第二十一頁(yè),共220頁(yè)。
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。第二十二頁(yè),共220頁(yè)。地層:①填土、②黃土、③粉質(zhì)黏土、④卵石、⑤閃長(zhǎng)巖殘積土、⑥全風(fēng)化閃長(zhǎng)巖、⑦強(qiáng)風(fēng)化閃長(zhǎng)巖、⑧中等風(fēng)化閃長(zhǎng)巖。持力層:④卵石:局部夾硬塑~堅(jiān)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;第二十三頁(yè),共220頁(yè)。主要下臥層:⑤閃長(zhǎng)巖殘積土,土狀-粉細(xì)砂狀,普遍分布,厚度10m以上。
指標(biāo)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。第二十四頁(yè),共220頁(yè)。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(dāng)處理。下臥層殘積土承載力驗(yàn)算通過(guò)。主要問(wèn)題:室內(nèi)試驗(yàn)壓縮模量低,高層建筑變形驗(yàn)算不能通過(guò)。第二十五頁(yè),共220頁(yè)。灌注樁,穿過(guò)④卵石、⑤閃長(zhǎng)巖殘積土、⑥全風(fēng)化閃長(zhǎng)巖、⑦強(qiáng)風(fēng)化閃長(zhǎng)巖,以⑧中等風(fēng)化閃長(zhǎng)巖為樁基持力層,嵌巖樁。樁端全斷面嵌入中風(fēng)化閃長(zhǎng)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(zhǎng)20~30m,需穿過(guò)巨厚、膠結(jié)卵石及殘積土、全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖。第二十六頁(yè),共220頁(yè)。殘積土深層載荷試驗(yàn),結(jié)果,承載力特征值500kPa,變形模量28MPa。旁壓試驗(yàn)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(bǔ)充原位測(cè)試數(shù)據(jù)。施工過(guò)程及施工后進(jìn)行沉降觀測(cè),一般
1~2cm,最大22.5mm。第二十七頁(yè),共220頁(yè)。沉積土:長(zhǎng)途搬運(yùn)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(jiān)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(qiáng)度。殘積土:原地殘留,未搬運(yùn)和分選,1保留巖石殘余凝聚力(結(jié)構(gòu)強(qiáng)度);2顆粒組成不明確,外力作用“顆粒”可壓縮或壓碎,粒度變細(xì)。第二十八頁(yè),共220頁(yè)。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(yàn)數(shù)據(jù)離散性大;取樣易擾動(dòng),殘余凝聚力或結(jié)構(gòu)強(qiáng)度易破壞。原位測(cè)試為主,標(biāo)準(zhǔn)貫入、動(dòng)力觸探、
旁壓試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)等,以載荷試驗(yàn)為主確定地基承載力和變形參數(shù)。
深圳經(jīng)驗(yàn)值得借鑒第二十九頁(yè),共220頁(yè)。墨西哥軟土:火山灰湖泊中沉積,100%小于0.005mm,片狀,含水量達(dá)400%,塑限、液限以百計(jì)。原狀土十字板強(qiáng)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(jì)最大9m。砂層中井管高出地面數(shù)米。端承樁成“高樁承臺(tái)”,影響抗震性能。第三十頁(yè),共220頁(yè)。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。現(xiàn)為荒灘,擬改造為大公園。若干人工湖、排水渠道(總長(zhǎng)18km,深5m)、高速公路、飛機(jī)場(chǎng)、污水處理場(chǎng)、植樹(shù)種草等第三十一頁(yè),共220頁(yè)。厲時(shí)數(shù)年,工地成大實(shí)驗(yàn)室。項(xiàng)目:抽水造湖;補(bǔ)償式基礎(chǔ);樁基工程;堆方工程;機(jī)場(chǎng)跑道;高速公路;渠道開(kāi)挖;土瓖改良,植樹(shù)種草。工程實(shí)施和使用過(guò)程中,繼續(xù)長(zhǎng)期觀測(cè)。常規(guī)勘察是設(shè)計(jì)前期工作的一小部分。第三十二頁(yè),共220頁(yè)。井距l(xiāng)60m,深60m,進(jìn)入下部砂層,井間設(shè)孔壓計(jì)。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(biāo)測(cè)分層壓縮。造湖面積4.2km×1.2km.5年抽水,體積壓縮總量l760萬(wàn)m3。除邊緣外,沉降量約4m,180口井總抽水量700L/s。不用任何開(kāi)挖設(shè)備和運(yùn)輸工具,
造價(jià)經(jīng)濟(jì),現(xiàn)場(chǎng)文明。第三十三頁(yè),共220頁(yè)。天高不算高,人智高一超。平地沉作湖。不動(dòng)土一鍬。第三十四頁(yè),共220頁(yè)。為湖堤、高速公路,確定堆方穩(wěn)定性和沉降量,試段長(zhǎng)l00m,高3m,頂寬20m,底寬60m。經(jīng)7年觀測(cè),堆方中心沉降1.40m.測(cè)斜儀量測(cè)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。第三十五頁(yè),共220頁(yè)。按常規(guī)計(jì)算,穩(wěn)定坡度1/12。
靈敏度高,不擾動(dòng),利用其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。兩個(gè)試驗(yàn)段,不用挖土機(jī)和運(yùn)輸車(chē),
保持水位,用挖泥船水下開(kāi)挖運(yùn)輸。挖深4m,坡度1/3。設(shè)監(jiān)測(cè)元件監(jiān)測(cè)
開(kāi)挖、放水、灌水時(shí)水平、垂直位移,
控制施工速度。
多次放水、灌水,四、五年觀測(cè),邊坡穩(wěn)定,方法可行。第三十六頁(yè),共220頁(yè)。試驗(yàn)樁長(zhǎng)30m,三角形截面,邊長(zhǎng)500mm。沿樁長(zhǎng)設(shè)置觀測(cè)壓力元件。第一階段無(wú)附加荷載,
觀測(cè)抽水地面沉降的負(fù)摩擦力;第二階段為加載試驗(yàn),考察時(shí)未開(kāi)始。第一階段隨抽水和地面沉降,
地表至22m,軸力自上而下增加;22m下自上而下減小,樁端最小。中性點(diǎn)在22m,以上負(fù)摩擦,以下正摩擦。第三十七頁(yè),共220頁(yè)。土的原狀結(jié)構(gòu)具有的強(qiáng)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:
結(jié)晶巖殘積土、黏性土、黃土、紅黏土、
膨脹土、鹽漬土、“硬殼層”、
砂土。靈敏度反映結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,低靈敏黏土1~2,高靈敏黏土10以上。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度多數(shù)情況一旦破壞,很難恢復(fù)。第三十八頁(yè),共220頁(yè)。軟土觸變:膠體搖晃,凝膠--溶膠,靜止,溶膠--凝膠。
有結(jié)構(gòu)--無(wú)結(jié)構(gòu)的可逆過(guò)程,時(shí)間的函數(shù)。膠體顆粒小于0.002mm。黏性土表面吸附膠體,
凝膠生成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,溶膠喪失結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。泥炭質(zhì)土、草甸土:多纖維形成黏聚力;
壓縮性高,次固結(jié)顯著第三十九頁(yè),共220頁(yè)。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(fù)電荷與陽(yáng)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(qiáng)度也高。強(qiáng)度形成不能用自重壓密和固結(jié)狀態(tài)解釋。第四十頁(yè),共220頁(yè)。黃土:干旱或半干旱環(huán)境生成,粉土粒以點(diǎn)接觸為主架空結(jié)構(gòu),少量鹽晶和黏粒膠結(jié)形成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度;水穩(wěn)性差,產(chǎn)生濕陷。鹽漬土:決定于陽(yáng)離子、陰離子組分和含量;
溶陷性、鹽脹性?!坝矚印保焊煽s形成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。砂土:粒狀土,不同排列有不同強(qiáng)度,實(shí)際黏聚力有時(shí)不一定是0。第四十一頁(yè),共220頁(yè)。膨脹土:親水黏土礦物脹縮性;隨氣候反復(fù);超壓密性:非自重壓力,反復(fù)脹縮形成;裂隙性:密集鏡面狀剪切裂隙,側(cè)壓高;強(qiáng)度特性:隨含水量增大衰減,勘察含水量不代表工程實(shí)況;放坡:自然穩(wěn)定坡角;土壓力算不準(zhǔn),為防強(qiáng)度降低,快速作業(yè);地基:按脹縮性分級(jí)采取措施;積累地方經(jīng)驗(yàn)。第四十二頁(yè),共220頁(yè)。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)----原狀土與重塑土不同;固結(jié)試驗(yàn)----理論上限于飽和土;三軸試驗(yàn)固結(jié)和排水----理論上限于飽和土。第四十三頁(yè),共220頁(yè)。土的結(jié)構(gòu)性難以用傳統(tǒng)土力學(xué)理論說(shuō)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(qiáng)度理論和測(cè)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(cè)試和原型試驗(yàn)補(bǔ)充不足,載荷試驗(yàn)、試樁、試驗(yàn)性施工、原型監(jiān)測(cè)等。第四十四頁(yè),共220頁(yè)。載荷試驗(yàn)、試樁:現(xiàn)場(chǎng)原型試驗(yàn)、試驗(yàn)性施工;《地基處理規(guī)范》:預(yù)壓、強(qiáng)夯、強(qiáng)夯置換、注漿、復(fù)合地基,均強(qiáng)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或試驗(yàn)性施工;新編《高填方地基技術(shù)規(guī)范》《機(jī)場(chǎng)巖土工程設(shè)計(jì)規(guī)范》要求:高填方大面積施工前,在代表性場(chǎng)地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或試驗(yàn)性施工,確定或優(yōu)化施工方法和參數(shù)。第四十五頁(yè),共220頁(yè)。3巖石地基承載力第四十六頁(yè),共220頁(yè)。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(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)、設(shè)備機(jī)房,超補(bǔ)償,抗浮錨桿。第四十七頁(yè),共220頁(yè)。第四十八頁(yè),共220頁(yè)。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(qiáng)風(fēng)化安山巖(J3)⑤2中風(fēng)化安山巖(J3),分4個(gè)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-破碎極軟巖第四十九頁(yè),共220頁(yè)。第五十頁(yè),共220頁(yè)。⑤1a,全風(fēng)化安山巖:350kPa;⑤1b,強(qiáng)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第五十一頁(yè),共220頁(yè)。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(jì)單位最后確定采用挖孔樁基礎(chǔ)。自平衡法樁基載荷試驗(yàn),確定樁基承載力。進(jìn)行樁基沉降分析第五十二頁(yè),共220頁(yè)。第五十三頁(yè),共220頁(yè)。第五十四頁(yè),共220頁(yè)。珍貴的載荷試驗(yàn)資料和實(shí)體工程監(jiān)測(cè)成果巖土單元?jiǎng)澐衷O(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)類(lèi)似結(jié)構(gòu)的構(gòu)件,巖土單元的位置、尺寸相當(dāng)于構(gòu)件的位置和尺寸,巖土單元的工程特性指標(biāo)相當(dāng)于構(gòu)件的材料性能。問(wèn)題:同一場(chǎng)地,單元代號(hào)和名稱前后不一;
同一巖土單元,指標(biāo)不屬一個(gè)統(tǒng)計(jì)母體;巖石時(shí)代和名稱劃分過(guò)細(xì);
復(fù)合單元,宜“分別統(tǒng)計(jì),綜合評(píng)價(jià)”。第五十五頁(yè),共220頁(yè)。1剪切破壞,與土相似,Mohr-Coulomb準(zhǔn)則;2拉伸破壞,脆性巖石低圍壓破壞,Griffith
或Hock-Brown準(zhǔn)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(duì)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。第五十六頁(yè),共220頁(yè)。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(zhǔn)則。第五十七頁(yè),共220頁(yè)。第五十八頁(yè),共220頁(yè)。脆性巖石破壞前沒(méi)有明顯的變形,假定材料有細(xì)微裂縫,應(yīng)力作用下裂縫尖端應(yīng)力高度集中,超過(guò)材料強(qiáng)度時(shí)裂縫擴(kuò)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(yàn)不完全一致第五十九頁(yè),共220頁(yè)。,第六十頁(yè),共220頁(yè)。第六十一頁(yè),共220頁(yè)。注意與室內(nèi)試驗(yàn)和野外試驗(yàn)成果的吻合,非線性經(jīng)驗(yàn)強(qiáng)度準(zhǔn)則,強(qiáng)度包線為拋物線,凝聚力和內(nèi)摩擦角隨應(yīng)力水平變化第六十二頁(yè),共220頁(yè)。第六十三頁(yè),共220頁(yè)。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)面復(fù)雜多變決定了參數(shù)難以測(cè)定。對(duì)邊坡和洞室,關(guān)心結(jié)構(gòu)面;對(duì)地基,最關(guān)心極軟巖和極破碎巖。
第六十四頁(yè),共220頁(yè)?!督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)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(yàn)確定。無(wú)經(jīng)驗(yàn)吋,對(duì)完整巖體可取0.5;對(duì)較完整巖體可取0.2~0.5;對(duì)較破碎巖體可取0.1~0.2。第六十五頁(yè),共220頁(yè)。1巖體強(qiáng)度低于巖塊強(qiáng)度,乘以折減系數(shù),越破碎,折減系數(shù)越小。2單軸抗壓強(qiáng)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(qiáng),工程界廣為應(yīng)用。但對(duì)承載力要求較高的工程,不進(jìn)行深度修正偏于過(guò)分保守。不宜用軟巖地基(極軟巖、極破碎巖體)第六十六頁(yè),共220頁(yè)。剪切破壞--庫(kù)侖-莫爾準(zhǔn)則拉伸破壞--格里非斯準(zhǔn)則圍壓均有重要影響,單軸強(qiáng)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(yàn)研究均已證明第六十七頁(yè),共220頁(yè)。第六十八頁(yè),共220頁(yè)?;A(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(kù)侖-莫爾準(zhǔn)則、格里非斯準(zhǔn)則雖適用材料性質(zhì)不同,但圍壓均有重要影響,單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)圍壓為零,地基在側(cè)限條件下受壓,隨著埋深的增加,圍壓增大,地基承載力會(huì)提高。第六十九頁(yè),共220頁(yè)。一是巖石地基承載力歷來(lái)不進(jìn)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(gè)潛力,因而較少下功夫從事這方面的研究。但對(duì)于軟巖地基,過(guò)分保守對(duì)荷載大的工程上有時(shí)很難處理。第七十頁(yè),共220頁(yè)。第三系半膠結(jié)砂巖:載荷試驗(yàn):不同深度、不同壓板面積;旁壓試驗(yàn):不同深度;室內(nèi)物理力學(xué)試驗(yàn)、動(dòng)力試驗(yàn)、蠕變?cè)囼?yàn);標(biāo)準(zhǔn)貫入、動(dòng)力觸探、波速測(cè)試;大型現(xiàn)場(chǎng)剪切試驗(yàn);承載力、沉降、地震反應(yīng)、機(jī)理研究。第七十一頁(yè),共220頁(yè)?!吨貞c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(qiáng)度試驗(yàn)的完整軟巖,裂隙影響可忽略第七十二頁(yè),共220頁(yè)。按剪切波速初步估計(jì);單軸飽和抗壓強(qiáng)度×折減系數(shù)不適用軟巖地基;完整和較完整極軟巖,可取試樣抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算;淺層平板載荷試驗(yàn)可深度修正。脆性巖石1.0細(xì)粒塑性巖石2.0粗粒塑性巖石3.0
第七十三頁(yè),共220頁(yè)。剪切波速,m/s承載力特征值,MPa5000.47000.511001.015003.0200010.0
≥250015.0第七十四頁(yè),共220頁(yè)。強(qiáng)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(yàn)用壓縮模量,不能取樣的做載荷試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn),按變形模量計(jì)算。沉降計(jì)算方法多種選擇,不限于《地基規(guī)范》,深圳規(guī)范、彈性理論、數(shù)值法等,需探索。通過(guò)變形觀測(cè)積累經(jīng)驗(yàn)第七十五頁(yè),共220頁(yè)。第七十六頁(yè),共220頁(yè)。4地基與結(jié)構(gòu)關(guān)系第七十七頁(yè),共220頁(yè)。柔性結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)沉降中心大,邊緣小,呈碟形,基礎(chǔ)底面與地基土間的接觸壓力為均勻分布,基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生次應(yīng)力。結(jié)構(gòu)有足夠剛度,有能力抵抗彎曲變形,結(jié)構(gòu)剛度迫使基礎(chǔ)均勻沉降,改變接觸壓力,地基對(duì)基礎(chǔ)反力馬鞍形分布,并在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生次應(yīng)力。第七十八頁(yè),共220頁(yè)。第七十九頁(yè),共220頁(yè)。木結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)、鋼排架結(jié)構(gòu),管道支座等,一般為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)變形與地基變形基本一致,地基變形對(duì)上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的附加應(yīng)力很小,
或不產(chǎn)生附加應(yīng)力,結(jié)構(gòu)沒(méi)有調(diào)整地基不均勻變形的能力。第八十頁(yè),共220頁(yè)。優(yōu)點(diǎn):沉降不均時(shí),填充墻損壞,承重結(jié)構(gòu)安全。中低壓縮性土
無(wú)不均沉降而損壞的實(shí)例。高壓縮性土,吊車(chē)過(guò)重、地面大面積堆載,可能造成過(guò)大沉降和不均勻沉降,使基礎(chǔ)傾斜轉(zhuǎn)動(dòng),吊車(chē)不能運(yùn)行,鋼筋混凝土柱水平開(kāi)裂,墻面產(chǎn)生八字形裂縫,應(yīng)按規(guī)范控制沉降量和沉降差。第八十一頁(yè),共220頁(yè)。第八十二頁(yè),共220頁(yè)。煙囪、水塔、筒倉(cāng)等高聳構(gòu)筑物;長(zhǎng)高比小于2.5、荷載均勻、
體型簡(jiǎn)單的高層建筑;基礎(chǔ)剛度很大,相對(duì)彎曲很小的多層箱基。剛性結(jié)構(gòu)特點(diǎn):
有很強(qiáng)調(diào)整土中應(yīng)力分布的能力,
結(jié)構(gòu)各部分差異沉降很小,
相對(duì)彎曲不超過(guò)0.0002,使沉降均勻化。第八十三頁(yè),共220頁(yè)。如荷載偏心或土質(zhì)不均,發(fā)生不均勻沉降,表現(xiàn)為整體傾斜。沉降量即使達(dá)到數(shù)十厘米也不致結(jié)構(gòu)損壞,應(yīng)控制傾斜不能太大。傾斜達(dá)到2%不致發(fā)生傾倒,但影響正常使用,如電梯不能正常運(yùn)行,管道斷裂,人產(chǎn)生不安全感,嚴(yán)重影響外觀,規(guī)范規(guī)定了相應(yīng)的變形限值。第八十四頁(yè),共220頁(yè)。一般砌體承重結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu),介于剛性和柔性間,可承受一定撓曲,有一定調(diào)整地基變形能力。土質(zhì)較硬時(shí),調(diào)節(jié)變形能力較??;土質(zhì)較軟時(shí),調(diào)節(jié)變形能力較大。不均沉降超限,結(jié)構(gòu)應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度時(shí),會(huì)使結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。第八十五頁(yè),共220頁(yè)??蚣芙Y(jié)構(gòu)相鄰柱沉降差限值;高壓縮性土;0.003L,調(diào)整能力較強(qiáng);低壓縮性土;0.002L,調(diào)整能力較弱。常采取加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度的措施。第八十六頁(yè),共220頁(yè)。荷載分布不均、剛度分布不均的建筑,主樓和裙房建在一塊底板上,不設(shè)沉降縫;中央筒體和外框架高層建筑,荷載集中在筒體,剛度有突變,情況復(fù)雜。筒體沉降遠(yuǎn)大于外框架,主樓遠(yuǎn)大于裙房,厚筏或箱基巨大剛度迫使沉降均勻化,改變反力和土中應(yīng)力分布,結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次應(yīng)力。第八十七頁(yè),共220頁(yè)。將地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)視為一個(gè)整體,共同工作,相互作用,相互制約,通過(guò)變形協(xié)調(diào)分析基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)內(nèi)力和基礎(chǔ)沉降。熱點(diǎn)問(wèn)題,不斷進(jìn)步,繼續(xù)發(fā)展。大型公共建筑:體型多變、高低錯(cuò)落,埋深大,荷載不均勻,高低層間不設(shè)沉降縫,共同作用分析
符合工程建設(shè)要求和技術(shù)進(jìn)步趨勢(shì)。第八十八頁(yè),共220頁(yè)。高層建筑、低層建筑、純地下室
建在同一筏板上的復(fù)雜工程。地基與基礎(chǔ)共同作用分析,
計(jì)算地基沉降和結(jié)構(gòu)內(nèi)力,建議適當(dāng)提高結(jié)構(gòu)剛度,采用天然地基。監(jiān)測(cè)效果良好,與計(jì)算基本一致,
節(jié)省造價(jià)和工期。第八十九頁(yè),共220頁(yè)。長(zhǎng)103m,寬96.m。兩主樓15層、28層,框筒結(jié)構(gòu);主樓周?chē)?層裙房及純地下車(chē)庫(kù),均有3層地下室,筏板基礎(chǔ)。兩主樓基底平均壓力463kPa和268kPa。
高低層間不設(shè)沉降縫。持力層:圓礫、卵石,厚2.22~4.19m其下黏土、粉質(zhì)粘土與砂卵石互層,6~8m厚的黏性土及粉土是沉降的主要地層。第九十頁(yè),共220頁(yè)。高層建筑地基與基礎(chǔ)協(xié)同作用程序(SPIA)地基模型:?jiǎn)蜗驂杭裟P停?/p>
應(yīng)力應(yīng)變非線性參數(shù),以三軸、高壓固結(jié)、剪切波速為依據(jù),并用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)修正。
分三階段計(jì)算:卸荷回彈階段;第一加荷階段;第二加荷階段。計(jì)算出基礎(chǔ)沉降和內(nèi)力。第九十一頁(yè),共220頁(yè)。北主樓(28層)施工縫澆灌后,高低層間差異沉降、高層相鄰柱間沉降差
多處不滿足規(guī)范0.3%的要求,建議加強(qiáng)基礎(chǔ)剛度,北主樓地下三層沿軸線加設(shè)混凝土墻,
并延伸至低層跨內(nèi)
等措施。調(diào)整后重新計(jì)算,滿足要求,采用天然地基。第九十二頁(yè),共220頁(yè)。上部結(jié)構(gòu)剛度施工過(guò)程中逐步形成,貢獻(xiàn)有限,僅最下幾層能發(fā)揮,
常只做地基與基礎(chǔ)共同作用分析。成敗主要取決于土的模型是否合理,土的參數(shù)是否恰當(dāng),抓住重點(diǎn),盡量簡(jiǎn)化;
結(jié)構(gòu)次應(yīng)力難以算清,
上部結(jié)構(gòu)剛度參與多少,算不清楚;
施工方法、施工過(guò)程有重要影響。不很成熟,隨計(jì)算技術(shù)發(fā)展進(jìn)步,積累實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)第九十三頁(yè),共220頁(yè)。
2悠樂(lè)匯B區(qū)由3座主樓、相連的裙房組成,
在同一大面積基礎(chǔ)上,180m×48m。主樓面積39.9m×27.3m,框架核心筒結(jié)構(gòu),地上27~28層,地下4層,樁筏基礎(chǔ)。裙房部分純地下室,部分地上4層,
框架結(jié)構(gòu),筏板基礎(chǔ)?;A(chǔ)埋深相同,-17.60m。第九十四頁(yè),共220頁(yè)。第九十五頁(yè),共220頁(yè)。①黏質(zhì)粉土素填土,夾雜填土①1層;②黏質(zhì)粉土-砂質(zhì)粉土,夾②1粉質(zhì)黏土-重粉質(zhì)黏
土、②2粉細(xì)砂薄或透鏡體;③細(xì)砂,夾③1黏質(zhì)粉土-砂質(zhì)粉土透鏡體;④粉質(zhì)黏土-重粉質(zhì)黏土,夾④1黏質(zhì)粉土、④2細(xì)
砂及黏土薄層或透鏡體;⑤細(xì)中砂,夾⑤1粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土透鏡體;⑥圓礫,夾⑥1細(xì)砂和粉質(zhì)黏土、⑥2透鏡體。第九十六頁(yè),共220頁(yè)。灌注樁,后壓漿,樁側(cè)、樁底復(fù)式壓漿。以提高基樁承載力、增加基樁剛度、減少沉降。抗壓樁樁徑800mm,樁身強(qiáng)度C30,樁長(zhǎng)16.5m,持力層為⑤細(xì)中砂或⑥圓礫。單樁抗壓極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值
取8600kN。根據(jù)基礎(chǔ)筏板受力分析,
筏板厚度主樓下1.6m,
主樓周?chē)狗繛?.0m。第九十七頁(yè),共220頁(yè)。考慮荷載與樁、土反力
整體平衡與局部平衡,考慮上部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)剛度分布。強(qiáng)化剛度大、荷載集中的內(nèi)筒區(qū),弱化荷載分散的核心區(qū)外圍,基樁集中布置在核心筒、柱周?chē)C孔鳂遣紭?86根,三座主樓共558根。第九十八頁(yè),共220頁(yè)。在變剛度調(diào)平
概念設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,進(jìn)行地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用分析,調(diào)整布樁,使差異沉降最小,筏板內(nèi)力最小。第九十九頁(yè),共220頁(yè)。第一百頁(yè),共220頁(yè)。節(jié)約投資采用后注漿及變剛度調(diào)平設(shè)計(jì),筏板厚主樓核心筒由3.0m減為1.6m,
外圍由2.2m減為1.0m,樁數(shù)由1050根減為558根,節(jié)約685萬(wàn)元。縮短工期常規(guī)樁基技術(shù),工期約60天,優(yōu)化設(shè)計(jì)不超過(guò)35天,未考慮基礎(chǔ)筏板工程量減少節(jié)約的工期。第一百零一頁(yè),共220頁(yè)。天然地基、均勻布樁樁筏,土中應(yīng)力中部大,周邊小,造成中部變形大,周邊變形小的碟形沉降,樁筏基礎(chǔ)
樁頂反力馬鞍形分布?;A(chǔ)碟形沉降和樁頂反力馬鞍形分布導(dǎo)致筏板基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力(彎矩和剪力)增加。對(duì)荷載差異大,剛度差異大的框筒結(jié)構(gòu),
主樓和裙房連體結(jié)構(gòu),問(wèn)題尤為嚴(yán)重。第一百零二頁(yè),共220頁(yè)。第一百零三頁(yè),共220頁(yè)。考慮上部結(jié)構(gòu)形式、荷載分布、地層分布
及相互作用,
通過(guò)調(diào)整樁徑、樁長(zhǎng)、樁距,
改變基樁支承剛度分布,使沉降趨于均勻,承臺(tái)內(nèi)力降低。由于減小了差異沉降,改變了反力的馬鞍形分布,減小了結(jié)構(gòu)內(nèi)力,達(dá)到了節(jié)約材耗,提高使用壽命的目的。第一百零四頁(yè),共220頁(yè)。均勻布樁變剛度布樁第一百零五頁(yè),共220頁(yè)。局部增強(qiáng)
變樁距
變樁徑
變樁長(zhǎng)第一百零六頁(yè),共220頁(yè)。5飽和土的擠土效應(yīng)第一百零七頁(yè),共220頁(yè)。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(jì)5m,
夯擴(kuò)樁,
樁徑480mm,單樁承載力l000kN。實(shí)際樁長(zhǎng)l6.0~20.0m,
樁端持力層粉細(xì)砂,穿過(guò)厚度13m的淤泥和
淤泥質(zhì)土,進(jìn)入粉細(xì)砂層深度約0.8m。第一百零八頁(yè),共220頁(yè)。第一百零九頁(yè),共220頁(yè)。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(xì)砂,夯擴(kuò)樁持力層,以下為砂卵石、基巖。第一百一十頁(yè),共220頁(yè)。第一百一十一頁(yè),共220頁(yè)。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(duì)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(dá)2884mm,建筑重心偏移1442mm。第二天實(shí)施爆破。從發(fā)現(xiàn)傾斜到爆破拆除,僅隔三個(gè)星期。第一百一十二頁(yè),共220頁(yè)。上述過(guò)程可見(jiàn),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(dāng):夯擴(kuò)樁是擠土樁,淤泥和淤泥質(zhì)土對(duì)擠土極為敏感;2
樁端進(jìn)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(yán)重不足;3
樁身嚴(yán)重缺陷:三類(lèi)樁占被檢測(cè)樁的20%;第一百一十三頁(yè),共220頁(yè)。4基坑開(kāi)挖失控:僅部分地段設(shè)置粉噴樁,致淤泥移動(dòng),推動(dòng)樁體偏移,336根樁中有172根樁位偏移超過(guò)規(guī)范,最大1700mm;5
歪樁正接:336根樁完成l90根時(shí),底板提高2m。偏位樁接長(zhǎng)2m,樁身成折線。6應(yīng)急措施不當(dāng):對(duì)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)。第一百一十四頁(yè),共220頁(yè)。巍巍鋼骨水泥樓,歪斜旋動(dòng)不可收。只緣淤泥無(wú)約束,可憐一瞬石渣流。第一百一十五頁(yè),共220頁(yè)。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(zhǎng)78.6m,寬35.9m,埋深近11.0m??蚣芗袅Y(jié)構(gòu),振動(dòng)沉管樁+梁板式筏板,樁徑500mm,有效樁長(zhǎng)21.5m,滿堂布置。樁距:1.8mx1.8m和1.8mx2.lm兩種。單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值:1100kN,靜載荷試驗(yàn)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。第一百一十六頁(yè),共220頁(yè)。第一百一十七頁(yè),共220頁(yè)。70m深度內(nèi)全部為第四紀(jì)沉積物,前期為湖相粘土、泥炭層,中期為湖相粘土及含粉細(xì)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(duì)軟弱)。第一百一十八頁(yè),共220頁(yè)。主要表現(xiàn)筏基主、次梁及筏板開(kāi)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。第一百一十九頁(yè),共220頁(yè)。飽和粘性土中采用擠土樁,
樁數(shù)多,樁距?。粯都獬至訛檐浫跬?;均勻布樁,筏板太薄。第一百二十頁(yè),共220頁(yè)。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(jì),對(duì)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,筏板做得如此之薄!第一百二十一頁(yè),共220頁(yè)。總應(yīng)力=孔隙水壓力+有效應(yīng)力擠土效應(yīng):飽和土和非飽和土,
強(qiáng)透水土和弱透水土,
擠土樁和非擠土樁。
其他實(shí)例:福州、丹東軟土側(cè)向約束和樁進(jìn)入持力層深度工程師的正確判斷第一百二十二頁(yè),共220頁(yè)。6基坑隆起和水患第一百二十三頁(yè),共220頁(yè)。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(zhǎng)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。第一百二十四頁(yè),共220頁(yè)。無(wú)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(biāo)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(duì)撐,東西向水平支撐一道。第一百二十五頁(yè),共220頁(yè)。第一百二十六頁(yè),共220頁(yè)。擋土墻從上至下逆作施工,4月10日第四層擋墻封閉,開(kāi)挖深度應(yīng)11.7m,但實(shí)測(cè)已達(dá)15.0m,局部16.8m,低于第四層鋼支撐。此時(shí)第四層鋼支撐尚未安裝,第三層還有1號(hào)和13號(hào)未安裝。4月28日測(cè)試,超過(guò)130MPa的已達(dá)24個(gè),超過(guò)150MPa的已達(dá)20個(gè)。第一層支撐受壓構(gòu)件變成了受拉構(gòu)件。第一百二十七頁(yè),共220頁(yè)。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(xiǎn)情。5月6日上午,坑外地表累計(jì)下沉176mm,下午2時(shí),基坑南面鋼支撐連續(xù)爆裂、端部多處開(kāi)裂、脫落、失穩(wěn),坑底土隆起200mm。4時(shí)全線撤離,居民疏散。4點(diǎn)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(shí)許,整個(gè)基坑全部倒塌。由于人員撤離及時(shí),未造成人員死亡。第一百二十八頁(yè),共220頁(yè)。1地質(zhì)條件復(fù)雜;2嚴(yán)重超挖;3設(shè)計(jì)方案重大失誤。第一百二十九頁(yè),共220頁(yè)。軟土深基坑采用無(wú)嵌固深度的混凝土擋墻逆作圍護(hù),嚴(yán)重概念性錯(cuò)誤。
設(shè)計(jì)者僅考慮側(cè)土壓力,忘記了豎向力的問(wèn)題。隨基坑加深,基坑內(nèi)外豎向壓力差越來(lái)越大,如土質(zhì)好,可依靠承載力平衡;如土質(zhì)軟,壓力超過(guò)土的強(qiáng)度,必然產(chǎn)生塑性流動(dòng)和破壞,表現(xiàn)在坑內(nèi)隆起,護(hù)壁后仰,整體滑動(dòng)。第一百三十頁(yè),共220頁(yè)。第一百三十一頁(yè),共220頁(yè)。第一百三十二頁(yè),共220頁(yè)。第一百三十三頁(yè),共220頁(yè)。第一百三十四頁(yè),共220頁(yè)。第一百三十五頁(yè),共220頁(yè)。第一百三十六頁(yè),共220頁(yè)。第一百三十七頁(yè),共220頁(yè)。
滲透破壞第一百三十八頁(yè),共220頁(yè)。上部粉土和黏性土,厚約12m;下部巨厚新近系長(zhǎng)辛店礫石層(卵石,半膠結(jié))。地下水位:地面以下2m?;娱L(zhǎng)76m,寬38m,深9.1m,放坡開(kāi)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(gè)降水井,井深12m,到達(dá)長(zhǎng)辛店礫石層頂面,回灌井在降水井外圍。第一百三十九頁(yè),共220頁(yè)。第一百四十頁(yè),共220頁(yè)。挖至7m,再挖一鏟發(fā)現(xiàn)地下水,水位深8.1m,水量較大。認(rèn)為上覆粉土和黏性土豎向滲透系數(shù)遠(yuǎn)大于水平滲透系數(shù),估計(jì)為2m/d。無(wú)法繼續(xù)降水。基坑內(nèi)側(cè)周邊強(qiáng)行挖至深度9.4m(深于基坑標(biāo)高300mm),碎石回填成盲溝,集水坑抽出。第一百四十一頁(yè),共220頁(yè)。繼續(xù)開(kāi)挖,接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)冒水,似“泉眼”;盲溝頂部“橡皮土”,開(kāi)挖較淺處情況正常??觾?nèi)4處載荷試驗(yàn)(實(shí)際完成2處)。
壓板面積2m2,要求承載力特征值250kPa。實(shí)際:1號(hào)極限承載力350kPa;2號(hào)不正常,加載很小即大量沉降,未能完成。地基土嚴(yán)重?cái)_動(dòng),放棄天然地基,用樁基礎(chǔ)。第一百四十二頁(yè),共220頁(yè)。是滲透破壞,非滲透系數(shù)垂直遠(yuǎn)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(qiáng)、厚度大,降水井全深度在弱透水性土中,抽水只能井底進(jìn)入,不能有效降低礫石層水頭。周邊盲溝排水對(duì)上層滯水和降深不大潛水有效,本案例強(qiáng)透水層水頭高出坑底7.1m,盲溝降水不可能。第一百四十三頁(yè),共220頁(yè)。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(guò)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(xì)粒通過(guò)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。第一百四十四頁(yè),共220頁(yè)。流土:發(fā)生在顆粒較細(xì)而均勻的土中;管涌:發(fā)生在顆粒粗細(xì)不均勻的土中。流土:發(fā)生時(shí)土粒全面懸浮,迅速失去強(qiáng)度;管涌:開(kāi)始流失細(xì)顆粒,逐漸發(fā)展為管狀通道,漸進(jìn)式破壞。
流土比管涌更危險(xiǎn)。突涌:力學(xué)平衡問(wèn)題,開(kāi)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。第一百四十五頁(yè),共220頁(yè)。壓力超越臨界度,基坑頓成萬(wàn)泉湖。
強(qiáng)度盡失地基毀,一池泥水難排除。第一百四十六頁(yè),共220頁(yè)。7基坑降水第一百四十七頁(yè),共220頁(yè)。平面40m×50m,深度12.0m,
水位深2.5m,需降水至13m。地層:0.0~2.2m填土;2.2~15.0m細(xì)中砂夾多層較簿黏性土;15.0~19.0m黏土;19.0m以下砂土與黏性土互層。大口徑管井降水,間距6.0m,沿基坑周邊布置,共32口,封閉狀。井深17.0m,深入黏土約2.0m,完整井,井結(jié)構(gòu)符合規(guī)定。第一百四十八頁(yè),共220頁(yè)。第一百四十九頁(yè),共220頁(yè)。第一百五十頁(yè),共220頁(yè)。因細(xì)中砂含黏性土薄夾層,概化后滲透系數(shù)取綜合值0.8m/d。計(jì)算得總涌水量180m3/d,每井平均涌水量5.6m3/d,似符合一般經(jīng)驗(yàn)。第一百五十一頁(yè),共220頁(yè)?;咏邓\(yùn)行情況與計(jì)算結(jié)果相差甚大,初期出水情況尚可,接著越抽越少,再后來(lái)所有井都不能正常出水,一抽就干,一停有水,坑壁不斷滲水,無(wú)法正常開(kāi)挖作業(yè),只得采用壘砂袋、明排等措施,勉強(qiáng)完成基坑開(kāi)挖。第一百五十二頁(yè),共220頁(yè)?!按缶ā痹从隰貌家鹿?,實(shí)際與假定基本符合時(shí)雖粗糙,但可用;差別較大時(shí),計(jì)算結(jié)果可能?chē)?yán)重偏離實(shí)際。裘布衣公式1863年導(dǎo)出已150年,從穩(wěn)定流到非穩(wěn)定流,從解析法到數(shù)值法,認(rèn)識(shí)水平很大提高,計(jì)算方法不斷創(chuàng)新。仍用裘布衣,可能由于簡(jiǎn)單明了,計(jì)算方便,基坑降水要求精度不高。但必須充分理解實(shí)際條件與理論假設(shè)的差別,提高自覺(jué)性,避免陷入誤區(qū)。
第一百五十三頁(yè),共220頁(yè)。補(bǔ)給和抽水平衡,水位和水量才能穩(wěn)定,抽水大于補(bǔ)給必疏干含水層,非穩(wěn)定流狀態(tài)?;映樗跏汲樗枯^大,以迅速將水位降至設(shè)計(jì)要求,疏干含水層,為非穩(wěn)定流階段;隨著基坑周邊疏干范圍擴(kuò)大,水力坡度降低,流量漸漸減少,如補(bǔ)給條件較好,抽水量與補(bǔ)給量達(dá)到平衡,為穩(wěn)定流階段。第一百五十四頁(yè),共220頁(yè)。如補(bǔ)給條件較差,或基坑面積和降水深度大,
可能直到工程結(jié)束仍為非穩(wěn)定流。降水條件下,基坑內(nèi)側(cè)為封閉狀態(tài),
基本無(wú)補(bǔ)給,始終是非穩(wěn)定流。對(duì)補(bǔ)給條件較好,穩(wěn)定流計(jì)算可能有一定價(jià)值;對(duì)補(bǔ)給條件較差,或基本無(wú)補(bǔ)給,用穩(wěn)定流法計(jì)算沒(méi)有太大意義。第一百五十五頁(yè),共220頁(yè)。裘布衣假定,流入完整井的水為徑向軸對(duì)稱流,承壓水流線水平,等勢(shì)線垂直,符合假設(shè);潛水有彎曲潛水面,流線彎曲,等勢(shì)面不垂直,而裘布衣假設(shè)忽略滲流垂直分量。這樣的假設(shè)
只有在水力梯度較小條件下才成立,
即降深較小才基本符合實(shí)際,而實(shí)際基坑常為大降深。第一百五十六頁(yè),共220頁(yè)。第一百五十七頁(yè),共220頁(yè)。裘布衣假定計(jì)算的水位低于實(shí)際自由水位,偏不安全。離抽水井越近,偏差越大;
降深越大,偏差越大?;咏邓荒芟拗瞥樗瞪?,
水位降到離含水層底很近時(shí),無(wú)實(shí)際意義。本案例含水層厚12.5m,設(shè)計(jì)降深10.5m,
離含水層底只剩2.0m,與裘布衣假定出入太大,結(jié)果嚴(yán)重偏離實(shí)際。第一百五十八頁(yè),共220頁(yè)。裘布衣影響半徑、經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算影響半徑、抽水試驗(yàn)影響半徑、基坑降水影響半徑,
實(shí)際上不是同一概念。裘布衣影響半徑----獨(dú)立參數(shù),虛擬的參數(shù),
離抽水井R的圓周斷面上存在一個(gè)常水頭第一百五十九頁(yè),共220頁(yè)。承壓水奚哈德公式潛水庫(kù)薩金公式與s、k、h0有關(guān),非獨(dú)立參數(shù)潛水井裘布衣公式,R為獨(dú)立參數(shù)第一百六十頁(yè),共220頁(yè)。抽水試驗(yàn)影響半徑----不僅與s、k、h0有關(guān),還與含水層分布、補(bǔ)給類(lèi)型和補(bǔ)給強(qiáng)度有關(guān)?;咏邓按缶ā庇绊懓霃?---R是“大井”的影響半徑而非單井抽水的影響半徑。井群內(nèi)側(cè)作為“大井”,穩(wěn)定時(shí)與井水位齊平,實(shí)際上隨時(shí)間逐漸疏干的非穩(wěn)定流過(guò)程。用經(jīng)驗(yàn)公式和抽水試驗(yàn)確定的影響半徑作為裘布衣公式計(jì)算參數(shù),存在邏輯矛盾。
第一百六十一頁(yè),共220頁(yè)。綜合滲透系數(shù)問(wèn)題公式假定含水層均勻,實(shí)際夾弱透水層,計(jì)算時(shí)視為一大層,受弱透水層阻隔形不成降落漏斗,實(shí)際與計(jì)算嚴(yán)重背離。水平流動(dòng)滲透系數(shù)可加權(quán)平均,垂直不可。相當(dāng)于存在多層地下水,每一小層的水力坡度都很小,故流量也小,井內(nèi)水位雖降得很深,但抽不出多少水來(lái),而基坑側(cè)壁依然滲水,造成降水失效。第一百六十二頁(yè),共220頁(yè)。第一百六十三頁(yè),共220頁(yè)。相當(dāng)于并聯(lián)和串聯(lián),快車(chē)與慢車(chē)縱列前行,速度取決慢車(chē)。必須重視隔水層對(duì)滲透豎向分量的影響第一百六十四頁(yè),共220頁(yè)。潛水計(jì)算兩大難題:潛水面和滲出面(附錄16)滲出面與井阻損失不同第一百六十五頁(yè),共220頁(yè)。第一百六十六頁(yè),共220頁(yè)。潛水比承壓水復(fù)雜:
(1)導(dǎo)水系數(shù)是變數(shù)而不是常數(shù);(2)既要考慮水平分量,還要考慮垂直分量;(3)彈性儲(chǔ)存量很少,主要是與給水度有關(guān)的含水層疏干,不是瞬間完成,而是逐漸釋放。無(wú)解析解,只能數(shù)值模擬,基坑降水缺乏經(jīng)驗(yàn)。數(shù)值法前景廣闊,但不能過(guò)分依賴,應(yīng)正確把握模型,正確選定參數(shù),處理好邊界條件,力求接近實(shí)際而又符合基本原理,否則同樣會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重失誤。第一百六十七頁(yè),共220頁(yè)。8地震液化第一百六十八頁(yè),共220頁(yè)。
工程概況6層磚混住宅區(qū),無(wú)地下室。場(chǎng)地:400m×600m,位于一級(jí)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。第一百六十九頁(yè),共220頁(yè)。耕土:粉質(zhì)黏土:厚2.5~5.4m;細(xì)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。第一百七十頁(yè),共220頁(yè)。第一百七十一頁(yè),共220頁(yè)。按當(dāng)時(shí)《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計(jì)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(chǎng)地滑移,后果嚴(yán)重,應(yīng)地基處理,消除液化。第一百七十二頁(yè),共220頁(yè)。廣義液化:按有效應(yīng)力原理,土的抗剪強(qiáng)度為:飽和土在動(dòng)力、靜力或滲透作用下,孔壓驟然上升,有效應(yīng)力趨于0,抗剪強(qiáng)度喪失。松砂與密砂的不同:松砂剪縮,孔壓上升,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(dāng)高時(shí)強(qiáng)度仍不破壞。第一百七十三頁(yè),共220頁(yè)。第一百七十四頁(yè),共220頁(yè)。開(kāi)始時(shí)引進(jìn)Seed簡(jiǎn)化法,擾動(dòng)砂樣制成密度與原狀土“相等”試樣,動(dòng)三軸儀液化試驗(yàn),代入Seed公式,判斷液化。試驗(yàn)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(dòng)應(yīng)力模擬、用于現(xiàn)場(chǎng)判別等問(wèn)題。作為研究手段不錯(cuò);解決工程問(wèn)題,不現(xiàn)實(shí)。改用“概念加經(jīng)驗(yàn)”方法。第一百七十五頁(yè),共220頁(yè)。地震設(shè)防烈度、地震分組;場(chǎng)地條件:土性(砂土、粉土及其密實(shí)度)、
上覆壓力、水位。
汶川地震有礫質(zhì)土液化案例N值表征密實(shí)度,或用靜力觸探,不用動(dòng)三鈾試驗(yàn);深度表征上覆有效壓力。第一百七十六頁(yè),共220頁(yè)。分別在液化場(chǎng)地和非液化場(chǎng)地進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn),(以噴水冒砂為標(biāo)志)1970年通海地震、1975年海城地震、1976年唐山地震等,將試驗(yàn)成果用兩組判別分析
統(tǒng)計(jì),
(“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。第一百七十七頁(yè),共220頁(yè)。不確定因素多,隨機(jī)性強(qiáng),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(shí)的不確定性;只考慮黏粒含量,粗、中、細(xì)、粉砂一律對(duì)待;液化后密實(shí)度不能真正代表液化前密實(shí)度。參與統(tǒng)計(jì)子樣代表性有限,將局部地區(qū)經(jīng)驗(yàn)推廣到全國(guó),可靠性不會(huì)太高,第一百七十八頁(yè),共220頁(yè)?;撕芏鄬?zhuān)家和科技人員的心血:尋找既科學(xué)又簡(jiǎn)便的判別方法,現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試,大量計(jì)算分析。理論雖不完善,但簡(jiǎn)便、實(shí)用,可靠性優(yōu)于基于動(dòng)三軸試驗(yàn)的Seed法。了解其中問(wèn)題,才能自覺(jué)應(yīng)用。理性認(rèn)識(shí)深刻,解決問(wèn)題簡(jiǎn)捷。認(rèn)識(shí)問(wèn)題是大道理,要憧;解決問(wèn)題是硬道理,要做。第一百七十九頁(yè),共220頁(yè)。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(yán)重變形,無(wú)法計(jì)算。振動(dòng)使松砂趨密產(chǎn)生超靜水壓力,超靜壓消散噴水冒砂實(shí)質(zhì)是滲透破壞,使土變松。噴冒使土極不均勻,模型試驗(yàn)噴冒前“水夾層”唐山三次試驗(yàn):震后2個(gè)月深部砂土變密,淺部變松;震后11個(gè)月淺部恢復(fù)。密實(shí)度和強(qiáng)度變化復(fù)雜,前期振動(dòng)液化增密,后期滲流液化變松,固結(jié)恢復(fù)有較長(zhǎng)時(shí)間過(guò)程。第一百八十頁(yè),共220頁(yè)。斜坡岸邊液化失穩(wěn)與側(cè)向擴(kuò)展或滑移有關(guān),后果比噴水冒砂更嚴(yán)重。液化層很薄,也發(fā)生嚴(yán)重后果?!督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》液化指數(shù)計(jì)算和液化程度判別,其實(shí)只適用于噴水冒砂。側(cè)向擴(kuò)展實(shí)例:天津毛條廠。臨近河岸,柱向河岸側(cè)移,房頂垮塌。第一百八十一頁(yè),共220頁(yè)。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(kuò)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(jìn)行抗滑動(dòng)驗(yàn)算、采取防土體滑動(dòng)措施或結(jié)構(gòu)抗裂措施。第一百八十二頁(yè),共220頁(yè)。第一百八十三頁(yè),共220頁(yè)。第一百八十四頁(yè),共220頁(yè)。長(zhǎng)1000km,寬800km的范圍內(nèi)地殼形變,下陷12m,上升11.6m,小島移動(dòng)15m。地面斷裂長(zhǎng)60km,斷層崖高11m。液化滑坡體長(zhǎng)2400m,從20m高的懸崖滑出150m,直達(dá)海中。至少70棟房屋被毀,道路、電力、通訊、自來(lái)水、煤氣破壞。港口下陷1m多,嚴(yán)重破壞,改為旅游區(qū)。海嘯波及日本、加州、直至南極。第一百八十五頁(yè),共220頁(yè)。第一百八十六頁(yè),共220頁(yè)。規(guī)范要遵守,但不能盲目,基本概念和基本經(jīng)驗(yàn)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(wèn)題,不能包含一切特殊問(wèn)題。2規(guī)范只規(guī)定成熟被公認(rèn)的經(jīng)驗(yàn),爭(zhēng)議尚無(wú)定論的問(wèn)題先放一放,繼續(xù)探索和積累。神圣化、絕對(duì)化,盲目、迷信,有害。在理解科學(xué)原理和基本經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上執(zhí)行。第一百八十七頁(yè),共220頁(yè)。國(guó)際:技術(shù)法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)太多,強(qiáng)制與非強(qiáng)制混合。強(qiáng)制性條文過(guò)渡,作為臨時(shí)性技術(shù)法規(guī)。一條一款,互不聯(lián)系,“語(yǔ)錄式”,無(wú)系統(tǒng)性,不能全覆蓋,不易正確全面理解規(guī)范。第一百八十八頁(yè),共220頁(yè)。解決的問(wèn)題:“亂”結(jié)構(gòu)不合理,強(qiáng)制與非強(qiáng)制混合、矛盾重復(fù);“軟”約束不力,強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)太多;“低”水平低。
政府主導(dǎo),側(cè)重保基本:
強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn):國(guó)標(biāo),全文強(qiáng)制,包括引用;
推薦性標(biāo)準(zhǔn):國(guó)標(biāo)、行標(biāo)、地標(biāo),無(wú)強(qiáng)條。市場(chǎng)為主,側(cè)重提高競(jìng)爭(zhēng)力:
團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn);
企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。第一百八十九頁(yè),共220頁(yè)。9巖溶探測(cè)和治理第一百九十頁(yè),共220頁(yè)。案例29長(zhǎng)昆客專(zhuān)懷化南站
巖溶的綜合探測(cè)技術(shù)第一百九十一頁(yè),共220頁(yè)。長(zhǎng)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。基巖為白云質(zhì)灰?guī)r,中厚-厚層,節(jié)理裂隙較發(fā)育,巖溶強(qiáng)烈發(fā)育,全場(chǎng)分布。巖溶水連通性好,孔隙潛水和地表水下滲補(bǔ)給。路堤可能巖溶塌陷。
采用低樁板和橋結(jié)構(gòu),將荷載通過(guò)鉆孔樁直接作用在完整巖體上,一柱一樁,最大樁長(zhǎng)84.0m第一百九十二頁(yè),共220頁(yè)。溶洞埋深3.7~79.0m,洞高0.2~24.30m,
多無(wú)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(wú)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。第一百九十三頁(yè),共220頁(yè)。利用射線走時(shí)重構(gòu)巖土波速分布,堅(jiān)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(cè)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(cè)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。第一百九十四頁(yè),共220頁(yè)。第一百九十五頁(yè),共220頁(yè)。液體與固體相鄰,振動(dòng)沿界面?zhèn)鞑?界面波),稱廣義瑞利波,孔內(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(cè)范圍內(nèi)任何波阻抗變化都會(huì)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(qiáng)、衰減慢,很容易識(shí)別。有效探測(cè)半徑2.0m,分辨力0.3m,豎向探測(cè)精度非常高。有效探測(cè)半徑為2.0m,分辨能力為0.3m,具有非常高的垂向探測(cè)精度。
有效探測(cè)半徑為2.0m,分辨能力為0.3m,具有非常高的垂向探測(cè)精度。
有效探測(cè)半徑為2.0m,分辨能力為0.3m,具有非常高的垂向探測(cè)
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