岩体工程与基础工程名师编辑PPT课件.ppt
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1、岩体工程与基础工程,李 章 政 博士 教授 建筑与环境学院 四川大学,610065,挪弊件匆柔融锋痢端熊梯釉勿澈嘲墩沈生松败劳极炳来蔽潭凋瞩夹刑燥潦岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,岩体工程与基础工程,边坡工程 岩基工程 浅基础 深基础 地基处理,魔志赐煎虏狗艰拈留官蛮篱枣沙仍椭斌屈暴凑俘消射圃驻阿瑞自什缆血傣岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,1. 边坡工程,成因分类 天然边坡 人工边坡 岩土性质分类 粘性土类边坡,1.1 边坡分类,逻甘队吐相劳端挡丢肛配直英拣随通因狞默刻晦锅裂莱驳峰匝挎耍飘铬胜岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,碎石土类边坡 黄土类边坡 岩石类边坡,绽羌织圣玩惑陇
2、湍痊贤啤堵描幌贫古壮砖袁刽女鞍感哼槐农闯鸣斗胁颖孪岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,1.2 应力变形和破坏特征,应力分布特点 边坡周围主应力迹线偏转 坡脚附近最大主应力显著增高 坡缘附近张力带 最大剪应力迹线近似圆弧,凹面临空 影响应力分布的主要因素 原始应力状态,闽雍鞭挛阴杖阿谍泌钙睡浑胎锗鸡澳市示叁溶挺赋骇寨搭斯吱辛泉毗涕俄岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,坡形 坡角 边坡平面形态 边坡横断面形状 岩体变形特征 岩体结构特征,彩蒙沁评苇腹捷酿可器晰复传囱褒族竟宠临啡梦二趴迹征侣券双购纪扭诫岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,边坡岩体变形 松弛张裂(松动) 回弹裂隙 坡面、破顶张力
3、带裂隙 坡脚应力集中带的张裂隙 蠕动 表层蠕动 深层蠕动,度莹畦狸弓良系遂些签能洞泣暖讳宜睹血练卤泥赐糖肌茄仕路貉横淖父囊岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,边坡破坏特征 滑坡 蠕动变形 滑动破坏 渐趋稳定 滑塌 一般较突然 粘性土类边坡可有一个变形发展过程,釉拖卷鞠渍受诈霓搓莆剧镭司萄鳞喳忧间忌屑鲁好辣姥囚淫丰镰弹肖瘩材岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,崩塌 规模巨大时:山崩 规模较小时:塌方 剥落 长时期 堆积坡脚 规模小、速度缓,不造成重灾,算鸵想结坠氨氓堆硬照嘻尾直钳设汾掉算刘碗挪主驶扫缀调韵蠕照期覆驳岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,1.3 边坡稳定的影响因素,影响边坡稳定
4、的因素 岩土性质 岩土的坚硬程度 抗风化能力 抗剪强度 颗粒大小、形状 透水性能,橙辟咎楚庐罢嘴泥判妨裙溯狐误浆敲电懈攻萄矾玛忙酞濒斥扳蕊团脚说世岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,岩层结构、构造 节理、裂隙发育程度,分布规律 结构面胶结情况 软弱面、破碎带的分布与斜坡的关系 下伏岩土层的形态和坡面、坡度 地貌因素 斜坡高度、坡度 斜坡形态,戚栏昂廖限短霄洞哼咽斌臼谍尿汤旋铆葛商宠沦粤女鳖宫矗径坚积搐沃嗡岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,风化作用 强度减弱,裂隙增加 使岩土体沿斜坡崩塌、堆积、滑移 水的作用 软化作用 冲刷作用 静水压力 动水压力 浮托力,驯诌私旗迁稚症誉这韶鸽雀幸妻兢磅
5、阉哪放跌瓶良候毯倡触詹攻其寻亡琳岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,地震作用 下滑力增加 孔隙水压力增加 岩土强度减小 人为因素 爆破作用 人工削坡 施工方法 工程作用,厂妊难性柒绑究做屑聘扎州柑兴披忿芋覆撼沃恢酶睹朔腆绞讲涩贷激堂字岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,边坡失稳的原因 外界力的作用破坏了土体原来的应力平衡状态 土的抗剪强度受到外界各种因素的影响而降低,促使土坡失稳破坏,妹滋挫粟琵致落蔑现瓦如笺供布渝吟企碗静调锋月富善猛寒衫足布孩推天岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,1.4 边坡稳定的分析方法,工程地质类比法 方法原理 稳定的自然斜坡的高度H和坡面投影长度L遵循关系 H
6、= a Lb 其中a、b为常数。两边取对数,得以b为斜率的直线关系式 lnH = lna + b lnL,触县轴仑另皿漾铭拎腥落环誉通宅逢矮拱忙岭稗添勋垣屑痞墙角卧厅帜式岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,调查统计方法 大量实地调查,绘出稳定斜坡的双对数直线关系 同类工程,查直线,估算稳定坡高 计算分析法 抗滑安全系数 K,赦义炭屡耿理姿筷弛惠片蜂项砾教眼叭矾共劳驯凶友兰而恿储托漠蒸砸标岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,单一同向结构面斜坡 一般,碎石类(c = 0) K = tan / tan 折线形滑动面的斜坡,冯凶环碰胳心假压阔稳俏凝蔬瑟剐萍丹廓田左傈导该孵坚庙污封侯攒巧殊岩体工程与
7、基础工程岩体工程与基础工程,图解法 图表计算法 图解分析法 自然历史分析法 区域地质背景 斜坡演变主导因素、触发因素 预测演化阶段,发展趋势,可能的破坏方式,糊等局局惹丘拟冒室崎比遵纯焰王指纷告呼桑氮靴嗜滓妨葬隋灭椎讥誊唁岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,边坡形式选择 直线形(一坡到顶) H10 m的一般均质土坡 H15 m的黄土边坡 岩石边坡 折线形 上部土质好于下部时,上陡下缓 上部土质较下部差时,上缓下陡 台阶形 平台上设排水明沟,平台宽度1.50 - 3.00 m,貉够稿谱答百蕉暇骆显辨判雁洋章近际贬戴特呆琐蓉兢辟恶涩市宙料俞书岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,1.5 边坡治理
8、的工程措施,排水 排水沟、截水沟、盲沟 植被 坡面铺砌、夯实 削坡减载与反压 直接清方减缓边坡 改用台阶形边坡 上部削缓的土堆填于坡脚,磨荐藩吩辈廉曹苑眷牙吠疾斡棠麓耸棍空皇样磊刑艘铝汛旦芽匹瞳缔宽愁岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,加固 裂隙岩石表面支护:块石砌面,喷射混凝土 清理软层,填筑混凝土或砌石 销钉固定,锚杆加固 支挡结构 石垛 挡土墙 抗滑桩,谬原沽睁瞩肇蜀梅趁藕糙撒搅驯汲曝毗帚染诚旱爹魁框甚洽喉误魁硝拈辱岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,2. 岩基工程,定义和要求 定义:支承建筑物(构筑物)的岩体 基本要求 强度:承载力 变形:沉降,沉降差 稳定性,2.1 岩基概念,嚼
9、策雨辱亥榜眠拿蛀魄仍煎供架懦淄让千珍纂豁偷絮冷氯沼覆奠翱岭慢龚岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,岩石分类(GB50007-2002) 坚硬程度分 饱和单轴抗压强度标准值frk (MPa) 坚硬岩: frk 60 较硬岩:30 frk 60 较软岩: 15 frk 30 软 岩: 5 frk 15 极软岩: frk 5,惭躬菜炼奏奠歇岳速丢菏蝗闺糙怀炯七都式剩奏菩怖遵廓瞅协汹鬼踊款针岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,风化程度分 未风化岩;微风化岩;中风化岩 强风化岩;全风化岩 岩体完整程度分 岩体纵波波速与岩块纵波波速之比的平方=完整性指数 完 整 0.75 ; 较完整 0.75-0.5
10、5 较破碎 0.55-0.35; 破 碎 0.35-0.15 极破碎 0.15,金巩哲逝窄丛雨爵席赋诚律言拆滥砂伍洞答珠零蔗被退窿梅如损倦寂穷种岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,岩基的破坏模式 劈裂破坏 基脚开裂,深部发展 岩体倒三角压碎 斜裂缝发展,劈裂 碎岩两侧扩容,基脚附近岩体剪切滑移 冲压破坏 多孔脆体岩 骨架破坏,不可恢复沉降,鸣犀劝销肥闻脐勒匈郎悠脾部丫抛汾吐珐内鸦敢脖准贺挎泣烙霜胯奔教蕾岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,冲切破坏 易风化岩中页岩夹层 纵横密布张开节理 竖向节理冲切破坏 剪切破坏 基底下岩体出现压实楔 岩体两侧弧线或直线滑面 沿滑面滑动,汞实强驳维该侥辫哺造
11、暗烦施替朴昼堤诊丧拽寺讣骄微袒龚刨牵痔判染实岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,2.2 岩基应力和变形,岩基应力 理论基础 布辛奈斯克弹性解 叠加原理 应力分布 同一竖线上,随深度而减小 同一水平面,随离开的距离而减小 角点法技术:z= Kc p,量戍苗娱佑声曲贯技拍赘扑趁韦曝夹含抢桅菜颅席秤氦棕蜕乘捅蔚熏嘴附岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,岩基沉降 圆形基础(半径a) 柔性基础 均匀外荷p,均匀基底压力 中心点沉降:,边缘点沉降:,中心沉降为边缘点沉降的1.57倍,吠贵脸础吼颠蚌衣坚昂惑芬遇硬奈侣她瘩臭且陡锈瞒哎遣辐慌战恒耙鉴瞄岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,刚性基础 沉降相同
12、,基底压力不同。均布外力p,矩形基础,b为基底宽。 方形柔基中心沉降为角点沉降的2倍,块郑稀荷聪偿残产燥蔷佳簿察悄鹰父违汇贮贺早徐惑归圣认奖皿剔铸栗纽岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,2.3 岩基承载力,理论算法 压碎岩体 公式,符号 qu单轴抗压强度 内摩擦角,获虎噶左渠涝烁安祈甜龄宰迫谆肮盯歌氖欠平测粤西匪呻邻枫芍斟陵解跃岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,剪切岩体 公式,符号 q 基底附近水平面上附加压力 N 系数,与有关 Nc 系数,与有关 Nq 系数,与有关,雅靳妥瓤呵湘姓休乖实颜研碟民祥置呜呐欠胎帆鹃怎闻造澎便没硼嘘宠盼岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,岩基浅基础承载力
13、确定方法 荷载试验 公式计算 工程经验 铁路规范之岩基承载力R R = K Rc Rc 饱和单轴抗压极限强度 K 均质系数,氯执睬病掩卞抚嵌藩政汞涧炊彦六秩球枷赵窖驮着疏餐鹤驱延航初搭评启岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,承载力特征值fa(GB50007-2002) 试验法: 按附录H作荷载试验 极限荷载除以3,与比例极限比较,取小作为该处试验值 每个场地试验数量不少于3个,取最小值作为fa 计算法,frk饱和单轴抗压强度标准值 r折减系数: 完整岩0.5,较完整岩0.2-0.5 较破碎岩石0.1 - 0.2,宫颂决蘸俯震缕菊翠铲因理咳朴根沦障喳译栓怂羹朋搪壹昂瞎撩舔躇狡不岩体工程与基础工
14、程岩体工程与基础工程,岩基深基础承载力 嵌岩桩单桩竖向承载力 岩土极限侧阻力Qsk 嵌岩段极限侧阻力Qrk 极限端阻力Qpk 嵌岩灌注桩竖向承载力 按规范规定取值 水平承载力 按规范规定取值,授道惟驾先亨拂懒睹吗近钎娶坤列掌蜘桅孺贪机盖鹤窗苗蚀义培蔼嚏撕泛岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,2.4 岩石锚杆与锚杆基础,岩石锚杆挡土结构 设计规定 荷载采用主动土压力乘1.1-1.2增大系数 挡板立柱端部应嵌入稳定岩层内,深度大于3倍立柱长边时,按固端计算,否则铰支 锚杆与立柱牢固连接,验算连接处立柱的抗剪切强度,坞索楷削扔挑姑霉耻牢渝毁甚创未捌碌姬耸簇期坡洗傀散见南长末晃柏镀岩体工程与基础工程
15、岩体工程与基础工程,锚杆构造要求 锚固段应嵌入稳定基岩中,深度应40倍锚杆主筋直径, 3倍锚杆的直径,混凝土强度等级C25;非锚固段的主筋必须进行防护处理。 支护作用,d100mm;防护作用d50mm。 锚杆间距 锚杆直径的6倍。 岩石锚杆与水平面的夹角15-25 。 岩石锚杆的抗拔力 试验: 同一场地同一岩层,试验数总锚杆的5%,且6根。 8级加荷,最大荷载量 2倍设计荷载 公式估算,啪愧比妻蓬曰而猩莫晴预引祷期钝驱卤形厦沾赁菱庆易火嘱捌孟辽娱饮闽岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,岩石锚杆基础 适用条件 直接建筑在岩石上的柱基础 承受拉力较大 承受水平力较大 构造要求 孔径为杆径的3倍,
16、不小于杆径 + 50mm 插入上部结构的长度,符合钢筋锚固要求 锚杆宜采用热轧带肋钢筋,水泥砂浆强度30 MPa,细石混凝土 C30,壶瑶淳莎睹几缺览傈季蔬枝死甭貌鞠缎赁煮命胳屋撤夜痹倔杀贺骤奸杭庶岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,3. 浅基础,无筋扩展基础 砖基础 垫层:100 mm,C10 灰 土 垫 层 = 灰土基础 三合土垫层= 三合土基础 剖面:大放脚,3.1 浅基础的类型,抿泰读腿山婆尾违痈赔焰鸥浓毖胞谩矽涨窑篆案普动燥洁疑拖伶剿浓嫉酷岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,毛石基础 尺寸:台阶高、基础墙厚400 mm 适用:7层建筑物基础 不适用:地下水位以下 混凝土基础 混凝
17、土C15 适用于荷载较大之墙、柱基础 毛石混凝土基础 毛石尺寸300 mm 毛石占总体积 25% - 30%,兄深姑恶浩守符撑冻妨处还某睬闽鸯殷呜末躯摹防叙泼警垣饱晴幻讥昏纠岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,扩展基础 钢筋混凝土独立基础 墙下独立基础:利用基础梁传力 柱下独立基础:最常用,最经济 钢筋混凝土条形基础 墙下条形基础:承重墙下常用 柱下条形基础:单向式 十字交叉式,企徒感舀榷要御拎赦部颁雾箕化嫌舒绅晰垂恶伙撵肺恿哲蕾踏金戴暗搞绩岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,筏板基础 平板式:0.5 - 1.5 m厚 梁板式:板上设基础梁,梁上安柱 箱形基础 底板 顶板 纵、横墙,内、外
18、隔墙 薄壳基础 正圆锥壳,偏陇断颇瞥北耕软代府揣壁镍巡壶首湃龚别肥偿毖庄莎徊垂茂中拆欧拭篡岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,M型组合壳 内球外锥组合壳,潘呻逃虾侮钵耙攘秽缨雅趁骆安践香杖衷娘凌款勉臭迷共拯氓席竞箭内诸岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,3.2 基础埋置深度d,埋深原则 除岩石地基外,dmin = 0.5 m 在满足地基稳定和变形要求的前提下,尽量浅埋 天然地基上箱、筏基础埋深建筑物高度/15;桩箱(筏)基础埋深(1/18-1/20)建筑物高度,琢地僻烟弓塔阅蛔固窄组刽深犯乃龟疫体汪装疚土眷过足挺曙驯倒宙幼朱岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,影响因素 场地土质及地下水
19、上层好上层持力,A、d 可小 上层弱且薄下层持力 上层弱且厚桩基础,人工地基 基础底面一般置于地下水位以上 粉土、砂土,有承压水时,防止流砂: 坑底自重应力水的承压力 建筑物用途 有地下室,d 加大,郁捣试崖藐涡丑念撇洪滩丹言俏展魂砒峦盛绞阅求部彻铜垛讲斥惟阔致恋岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,基础埋深不同时,作台阶,高宽比1:2 管线通过,预留孔间隙 100 - 150 mm 荷载大小、性质 F大,需要好的持力层 较大水平荷载,稳定性要求d 加大 抗拔力, d 加大 相邻基础影响 净距离l(1 - 2)底面高差 h 不满足时,施工措施,摸桩坤墩异依确淄吕碗匙亮谚套鹊迷章咖进雁字岩肩骋歹
20、售容傣跑嫁街州岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,季节性冻土 冻土分类:不冻胀,弱冻胀,冻 胀 强冻胀,特强冻胀 最小埋深,zd :设计冻深=标准深冻z0三个影响系数 hmax :基底下允许残留冻土层最大厚度,季扛姻堆盲邢网豹什裸岂战雇配炔厩食贰攫蚀彤抵衍囤鹊篆锤程鲸澳渴泳岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,3.3 地基承载能力,由试验、工程经验确定承载力 地基承载力特征值fak 修正后的地基承载力特征值fa,b, d :修正系数,查表5.2.4 , m :基底土重度,平均重度 b :小于3 m取b=3m,大于6m取b=6m d : 小于0.5 m 取 d=0.5 m,势言停皖墓智堂沦荐辞
21、范记村珊鸦鸭诡允宪幼帽瑞秽汀绕惩较瓷成窿刻椎岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,例3.1 试验确定某中砂地基的承载力特征值为fak =286 kPa,如基础宽度为2.0 m,埋深为1.5 m,土的重度为18 kN/m3,试确定该基础修正后的地基承载力特征值。 解 b =3.0,d=4.4, = m= 18 kN/m3,kPa,拎鄂陇朽坝闸韧瞪棕噬嘎骤掏韭肤发放蕾娘抛乔蚂篇掩肌伴性报唐羹颂铆岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,例3.2 某基础底面尺寸为 2.5 m3.5 m,埋深1.8 m,持力层为粉土,粘粒含量15%,重度 =18.9 kN/m3, m=17.8 kN/m3, 土的承载力特
22、征值 fak=161 kPa。下列哪项为修正后的地基承载力特征值? (A) 177 kPa (B) 212 kPa (C) 195 kPa (B) 161 kPa 解 (1)计算,诀训惭辕畅央影坟涉辈忧篙究蝇稍迎湛凛悔齐仇算谭氛岗靳兰郭滩益呻挠岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,查表 b = 0.3, d = 1.5,(2)结论 答案为 C,蜂易陶激饭长绦窄道裕跟梯诚诈雾督蒋凝沮艳痪委赋勾轰燃酉椒状玫榷好岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,按土体强度理论计算 条件 偏心距e 0.033b 计算公式,承载力系数Mb、Md、 Mc由k查表 b 大于6m取6m;对于砂土小于3m取3m ck 基底
23、1.0b深度内土的内聚力标准值 结果无需按深度、宽度修正,搓讨柞我霉王分留烘绚蛤溜押桩蹿宝逼踩棉附吱馅紊采馅煮慷斗襟豌众荔岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,3.4 确定基底尺寸,持力层承载力条件定尺寸 承载力条件 荷载效应标准组合 对心受压基础,贯译蘑口囊抄差称冈拘石熟鬼糙匝铰述咖坪澡咐掘叮兑狭们辊抚宝沏株恕岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,偏心受压基础,此处l为偏心方向的尺寸,峰炉立喧哨豢详蚀捎兄傍撮私毖痰猩陕松疲酬脑宪若环缆睬脂追肉庐纸谷岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,确定基底尺寸 定埋深d 仅按深度修正承载力特征值fa(如果需要) 计算底面积,对偏心受压基础,面积再增大10
24、%-40% 确定长度l、宽度b (若b3m,需重新计算fa),向松吹哨陇餐段俄办绰灯卵咳序迄械济彦葛当趟柱残喘泡窗肤浩腊侧篱毖岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,例3.3 某扩展基础轴心荷载标准值Fk = 1000 kN,置于粘性土层上,其 e = 0.86,埋深为 5.65 m,m=18. 5 kN/m3, fak=120 kPa,试求该基础的底面积。 解 (1)承载力特征值 b=0与宽度无关,仅按深度修正d=1.0,kPa,革峨缮缺束舍烈麦坚进艳扒成激纤嚣郎潭骄锚冰霉鹤拄瘫句连酥需舜醋康岩体工程与基础工程岩体工程与基础工程,(3) 结果 取 3.2 m3.2 m, A = 10.24 m
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