第8章 岩体地基工程地质问题

比较上述两式可以看出，当其他条件 相同时，沿倾向上游滑动面滑动的抗 滑稳定性系数显著大于沿倾向下游滑 动面的抗滑稳定性系数。
图8-7单斜滑动面倾向 下游的稳定性计算
（3）双斜滑动面的稳定性计算
如图8-8所示，在这种双斜滑动面形式下，计算抗滑稳定时将双斜滑 移面所构成的楔体△ABC划分为二个楔体，即△ABD及△BCD。这 时，△ABD是属于单斜滑动面倾向下游的模型；而△BCD在其自重 作用下，显然有沿CB面下滑的趋势，这必然对ABD块体产生阻滑作 用，故把ABD块体称为滑移体，BCD块体称为抗力体。

（2）室内单轴抗压强度确定岩石地基承载力



①试料可用钻孔的岩心或坑、槽探中采取的岩块。 ②岩石试样尺寸一般为φ50mm×100mm，数量不应少于 六个，进行饱和处理。 ③在压力机上以每秒500～800kPa的加载速度加载，直到 试样破坏为止，记下最大加载，做好试验前后的试样描 述。 ④根据参加统计的一组试样的实验值计算其平均值、标 准差、变异系数，取岩石饱和单轴抗压强度的标准值为：
图8-8双斜滑动面的稳定性计算


①非等Ks法
该方法以滑移体ABD或抗力体BCD处于极限平衡状态为依 据（即抗滑稳定性系数为1），由此计算出抗力P，然后再 根据抗力P计算出抗滑稳定性系数。
f1
K ABD
V
1
cos
1
H sin U c l V sin H cos
岩石单轴抗压强度试验机

根据经验确定岩体地基承载力
表8-1 岩体地基容许承载力数值表
岩体类型 节理不发育（间 距＞1.0m） 容许承载力（MPa） 节理较发育 （间距1.0～ 0.3m） （1/7～1/10） Rw （1/5～1/7）Rw 节理发育（间距 0.3～0.1m） （1/10～1/16） Rw （1/7～1/10）Rw 节理极发育 （间距＜0.1m） （1/16～1/20） Rw （1/10～1/15） Rw
（c）
图8-1 岩体地基上的基础形式
（d）

地基承载力计算条件
按《建筑地基基础设计规范》（GB5007——2011）的规定，置于完整、较 完整、较破碎岩体上的建筑物可进行地基承载力计算。

地基变形验算要求
地基基础设计等级为甲、乙级的建筑物，同一建筑物的地基存在坚硬程 度不同，两种或多种岩体变形模量差异达2倍及2倍以上，应进行地基变形验 算。
（b）
图8-2 岩体地基的破坏形式
（d）


剪切破坏 （图8-2（e） ）
当岩体软弱结构面（如节理、裂隙、层理及软弱夹层面） 发育时，在荷载作用下，若软弱面上的剪应力大于该面上 的抗剪强度，岩体就会沿着软弱面发生剪切破坏。
（e）
图8-2 岩体地基的破坏形式
上述裂隙、压碎、劈裂三种破坏形式主要发生于脆性的无孔隙岩体地基 中。 冲切破坏多见于多孔脆性岩体，一些张开竖节理密布的风化沉积岩（如 石灰岩、砂岩等）中也可发生。 剪切破坏多见于高压缩性的粘土岩类岩基中。
§8.4
岩体地基的处理
8.4.1 岩体地基处理的基本要求
岩体地基具有均一的弹性模量及足够的抗 压强度 ； 地基与基础之间无滑动； 坝基具有足够的抗渗能力。

8.4.2 岩体地基的处理措施


清基 ：
当岩体地基浅层有断层、软弱带或局部破碎带时，则需将 破碎或软弱部分，采用挖、掏、填（回填混凝土）等方式 处理。
Ks f
V cos H sin U cl H cos V sin
定性计算（图8-7 ）
Ks f
V cos H sin U cl H cos V sin
图8-4 深层滑动破坏

坝基接触面或浅层的抗滑稳定性计算
Ks
式中：
f
V U H
∑V——总竖向作用力（kN）； U——作用在坝底的扬压力（kN）； ∑H——水平力之和（kN）； f ——坝体与岩基接触面的摩擦系数，可选用 现场试验的实测值，一般情况下取实测值的 70%～80%；根据过去的经验，一般为 0.5~0.8。 V U cl 当需要考虑粘聚力c时： K f s H



图8-5坝基接触面或浅层 的抗滑稳定计算

岩基深层的抗滑稳定计算
岩体地基中的软弱结构面主要由节理 裂隙、断层以及各种地质结构面组 成，因此，潜在滑动面一般不止一 个，需选择若干潜在滑动面进行抗 滑安全系数计算，确定出抗滑安全 系数最小的滑动面
（1）单斜滑动面倾向上游的稳定 性计算（图8-6 ）
承受垂直荷载的地基（一般工业民用建筑物的地基 ） 承受斜向荷载的地基（各类挡土、水工建筑物的地基 ）
下页
地基
白鹤滩右岸边坡岩体

直接利用岩基的基础（图8-1（a、b） ）
（a）
图8-1 岩体地基上的基础形式
（b）
a：岩石单轴抗压强度较高 （＞30MPa）、裂隙不太发育，清除基岩表面风化层 后直接砌筑基础。 b：岩体强度较高、整体性较好，可直接在岩石地基上开凿杯口，插入预制桩。
裂隙（图8-2（a） ）
地基岩体在上部荷载作用下，当 地基中的应力超过其弹性极限时， 岩体地基就从基脚处开始产生裂 缝，并向深部发展。
（a）


压碎 （图8-2（b） ）
若上述岩体地基承受的荷载继续 作用，其破坏形式就进入压碎破 坏阶段。岩体压碎的范围随深度 增加而减少，根据试验观测，压 碎范围近似一个倒三角形。
容许承载力 （MPa） 0.8～1.2 1～2 2～4 4～6
§8.3
岩体地基的稳定性
8.3.1 坝基岩体的破坏形式


浅层滑动破坏 （图8-3 ）
若岩基中的岩体强度远远大于坝体 混凝土强度，同时岩体坚固完整且 无显著的软弱结构面时，大坝的失 稳多半是沿坝体与岩基接触处产生， 这种破坏形式称为浅层滑动破坏。
规范法确定岩体地基承载力 （1）载荷试验确定岩体地基承载力 ①采用直径为300mm的圆形刚性承压板，当岩石埋藏较深时，可采用混凝 土桩，但桩周需采取措施以消除桩身与土之间的摩擦力。 ②加载方式为单循环加载，荷载逐级递增至破坏，然后分级卸载。 ③荷载分级的第一级加载值为预估设计荷载的1/5，以后每级为1/10。 ④加载后立即测读沉降量，以后每10min读数一次。 ⑤当连续三次读数之差均不大于0.01mm时，达到稳定标准。 ⑥当出现下列现象之一时，可终止加载： a 沉降量不断变化，在24h内沉降速率有增大趋势； b 压力加不上或勉强加上而不能保持稳定（注：若限于加载能力，荷载也 应增加到不少于设计要求的两倍）。 ⑦卸载时，每级卸载为加载时的两倍，如为奇数，第一级可为三倍。每级 卸载后，隔10min测读一次，测读三次后可卸下一级荷载。全部卸载后，当 测读到半小时回弹量小于0.01mm时，即可认为稳定。 ⑧岩体地基承载力的确定按如下步骤进行： a 对应于p-s曲线上起始直线段的终点为比例界限，符合终止加载条件的前 一级荷载为极限荷载。将极限荷载除以3的安全系数，所得值与对应于比例 界限的荷载相比较，取小值； b 每个场地载荷试验的数量不应少于3个，取最小值作为岩石地基承载力特 征值。 c 岩石地基承载力不进行深宽修正。
②等Ks法
该方法与上述方法正好相反，假定坝基在丧失稳定的过程 中，不论是滑移体还是抗力体，两者具有相同的抗滑稳定 性系数Ks，可分为非极限平衡法和极限平衡法两种。 非极限平衡等Ks法：令前述两式中的 K ABD= K BCD=Ks，联 立求解即可求出抗力P，再据P求出Ks。 极限平衡等Ks法：将AB、BC面上的抗剪强度指标c1、f1， c2、f2同时除以Ks，使滑移体ABD和抗力体BCD都处于极限 K BCD 平衡状态，即 K ABD = =1：

地基稳定性验算要求
地基主要受力层深度内存在软弱下卧岩层时，应考虑软弱下卧岩层的影 响进行地基稳定性验算。

岩石地基的基础形式
当基岩面起伏较大，且都使用岩石地基时，同一建筑物可以使用多种基 础形式。


倾覆验算及滑移稳定性验算 岩体加固
§8.2
岩体地基承载力的确定
8.2.1 岩体地基的破坏形式


坚硬与半坚硬岩 （Rc＞30MPa） 软弱岩 （Rc＞30MPa）
Rw/7
Rw/5
表8-2 不同岩体地基的容许承载力
岩体地基类型 松软岩基（凝灰岩、密实白垩岩及粗面岩） 中等坚硬的岩基（砂岩、石灰岩等） 坚硬的岩基（花岗岩、玄武岩、片麻岩、密实砂 岩及石灰岩等） 特别坚硬的岩基（石英岩、细粒花岗岩等）
（b）
图8-2 岩体地基的破坏形式


劈裂 （图8-2（c） ）
随着荷载继续增大，基底下岩体的竖向裂缝将加密并出现 斜裂缝，且向更深处延伸，岩体发生劈裂。在该阶段，由 于裂缝开裂使压碎岩体向两侧扩容，基脚附近的岩体发生 剪切位移，并使基脚附近的地面破坏。


冲切破坏 （图8-2（d） ）
地基岩体若为多孔脆性岩体，在上部荷载作用下，可能会 形成一个近似锥状或柱状的冲切破坏面，沿着与地基内应 力约45°的方向扩散 。


f1 Ks
f2 Ks
V
1
cos

c1l1 H sin U 1 P Ks

V
1
sin
H cos
V
2
V
2 cos P sin U 2

c2l2 P cos Ks
sin
联立上述两式，即可求出抗滑稳定性系数Ks。
1
1 1
P
K BCD
f2
V
2
cos P sin U 2 c 2 l 2