優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論在巖土工程中的應(yīng)用

1、優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論在巖土工程中的應(yīng)用蔣建平1，章楊松2,羅國煜1，閻長虹1，汪明武3(1.南京大學(xué)地球科學(xué)系；2.南京理工大學(xué)土木工程系；3.合肥工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院)摘要：本文介紹了優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論的發(fā)展和在巖土工程中的應(yīng)用。其應(yīng)用范圍包括巖土工程區(qū) 域穩(wěn)定性問題、巖體結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)問題、巖體質(zhì)量問題、巖體地基沉降變形問題、土體中的宏 觀優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面問題和巖土工程加固問題等。實踐證明：優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面控制和評價區(qū)域穩(wěn)定性有6 種基于優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論的新方法；當(dāng)測試結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù)時，應(yīng)測優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面上的力學(xué)參數(shù)， 同時要考慮圍壓效應(yīng)；在評價巖體質(zhì)量時，應(yīng)加大優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面上巖體質(zhì)量的權(quán)重值；在相同應(yīng)力 條件下，考

2、慮優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面效應(yīng)時，計算的地基變形量比不考慮優(yōu)勢面效應(yīng)時要大，說明優(yōu)勢結(jié)構(gòu) 面對地基變形有明顯影響；工程加固中要抓住優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面這一關(guān)鍵因素。關(guān)鍵詞：優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論；區(qū)域穩(wěn)定性；優(yōu)勢面力學(xué)參數(shù)；巖體質(zhì)量；地基變形；工程加固；土 體收稿日期：2000-06-06基 金 項目： 江 蘇 駛 通科 技項目 資 助。 作者簡介：蔣建平(1968-)，男，湖南邵陽人，南京大學(xué)博士研究生，專業(yè)為城市環(huán)境巖土工程。優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論是羅國煜教授在幾十年實踐基礎(chǔ)上建立起來的，首 先就巖坡問題于1979年提出，正式發(fā)表于1981年。之后，在工程 地質(zhì)、巖土工程、地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境地質(zhì)中得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了 重要成果

3、。近一兩年將優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論繼續(xù)應(yīng)用于一些巖土工程實踐 中，使得優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論得到了深化和發(fā)展，其應(yīng)用范圍得到了拓展， 能以新的思路和分析方法解決巖土工程中的一些問題，如工程的區(qū)域穩(wěn) 定性問題、巖體力學(xué)參數(shù)選擇、巖體質(zhì)量、巖體地基沉降變形和工程加 固問題等。這幾個問題正是容易被忽略的問題，如注重地基穩(wěn)定性，而 忽略區(qū)域穩(wěn)定性；測結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù)時，測的不是優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面的力學(xué) 參數(shù)；沒有注重優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面上的巖體質(zhì)量；工程加固中沒能抓住控制失穩(wěn)的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面這一主要矛盾；忽略土體中宏觀優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面的分析等。所以，有必要用優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論對這幾個問題進行分析和探討。1優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論簡介巖體結(jié)構(gòu)控制論最初由中國科

4、學(xué)院地質(zhì)研究所工程地質(zhì)研究室提出（谷德 振，1979） 2，其他人在這方面也有研究和發(fā)展。優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面分析觀點就是植 根于這一理論，并取得可喜進展（孫廣忠，1993）們。上工產(chǎn)tt1t箱奔性*霸燃1-1H圖1優(yōu)勢面理論基本思路框圖巖體結(jié)構(gòu)控制論認(rèn)為，巖體是不完整的，它被各 種各樣的結(jié)構(gòu)面所切割，這些結(jié)構(gòu)面包括節(jié)理裂隙、 斷層面、劈理、縫、軟弱層等。優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面就是上 述各種結(jié)構(gòu)面中按一定的優(yōu)勢指標(biāo)找出的對巖體穩(wěn)定 性起控制作用的結(jié)構(gòu)面。優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論是解決巖土 工程問題的一種新的研究觀點和方法（張?zhí)K民，1993） 5】，它以系統(tǒng)工程分析方法為指導(dǎo)，以優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面分 析為中心（黃潤秋，張倬元，王士天，

5、1991），它認(rèn) 為優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面或優(yōu)勢斷裂是指對區(qū)域穩(wěn)定性或巖體穩(wěn) 定性起控制作用的結(jié)構(gòu)面，以及對氣、液介質(zhì)起控制 作用的結(jié)構(gòu)面，優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面不限于三維結(jié)構(gòu)概念，認(rèn) 為時間因素是主導(dǎo)因素；以形成時間新、活動性強、 破碎帶軟弱和富水為特征；用優(yōu)勢指標(biāo)判定優(yōu)勢結(jié)構(gòu) 面，以優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面組合為巖體穩(wěn)定性模型，使地質(zhì)分 析和定量評價相結(jié)合，定值論與非定值論并舉（羅國煜 等）7-14（圖 1）.優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面（或優(yōu)勢面）理論提出后，在國內(nèi)外產(chǎn)生了重大影響，應(yīng)用于黃 河黑山峽工程、黃河大柳樹壩址工程、長江三峽高邊坡巖體工程、寧波大橋工程 等十幾個巖土工程，并在潤揚長江公路大橋區(qū)域穩(wěn)定性和巖體質(zhì)量評價和南京市 基巖工程

6、特征評價等研究課題中取得了重要成果。圖2區(qū)域優(yōu)勢斷裂控穩(wěn)優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論的最大特點就是先注重扎實的、系統(tǒng)的 地質(zhì)分析，再據(jù)優(yōu)勢指標(biāo)找出優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面及優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面形成 的破壞模式，然后建立相應(yīng)的力學(xué)數(shù)學(xué)模型，向量化分析方 面 發(fā) 展。2巖土工程區(qū)域穩(wěn)定性問題區(qū)域穩(wěn)定性指的是構(gòu)造穩(wěn)定性。優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論認(rèn)為10, 14，對任何一個工程要先從宏觀上看穩(wěn)不穩(wěn)，即先分析區(qū)域 優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面(即區(qū)域優(yōu)勢斷裂).如圖2所示，構(gòu)筑物地基本身穩(wěn)，其實它不穩(wěn)，看深一點就知道，因為深部存在一條大 的活斷裂(優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面)；某橋墩看其本身穩(wěn)，看寬一點，它 就不穩(wěn)，沿優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面發(fā)生塌岸時橋墩會垮塌。所以區(qū)域穩(wěn)定性評價是相當(dāng)重要的，優(yōu)

7、勢結(jié)構(gòu)面理論的區(qū)域穩(wěn)定性評價具有 以下新思路和分析方法：優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論認(rèn)為優(yōu)勢斷裂(即優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面)控制區(qū)域穩(wěn)定性，優(yōu)勢斷 裂是指活動性相對強且對工程穩(wěn)定性影響較大的斷裂，從而抓住了主要矛盾。對于控制區(qū)域穩(wěn)定性的優(yōu)勢斷裂，存在優(yōu)勢段和組合優(yōu)勢段，優(yōu)勢斷裂 在工程上還存在橫向分帶性19, 20。斷裂分段可概括為4種：斷裂形態(tài)的幾何學(xué)分段、結(jié)構(gòu)分段、活動性分段和 破裂分段。如潤揚大橋橋基的夾江斷裂中就存在分段性，在世業(yè)洲橋位與渡口橋 位斷裂切割巖性不同，世業(yè)洲橋位斷裂角礫巖成分主要以花崗巖及砂巖為主，渡 口橋位斷裂角礫巖則以泥巖、砂巖為主，棱角明顯，且斷裂帶寬度、膠結(jié)程度、 內(nèi)部結(jié)構(gòu)都有差異；斷層泥

8、分維值、成熟度和和目前活動度東西兩段均有差異。從斷層巖的礦物組成、顯微特征、巖體結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)性質(zhì)、滲透性等諸方 面來研究與評價斷裂的工程橫向分帶性，系統(tǒng)研究各分帶的工程地質(zhì)特征和針對 各帶提出相應(yīng)的工程對策，對評價斷裂帶和合理選取巖體參數(shù)以及指導(dǎo)工程設(shè)計 具有實際應(yīng)用意義，對系統(tǒng)論證建在斷裂帶上的特大型橋梁工程的合理設(shè)計、工 程措施和安全運行也具有重大意義。從上述思路出發(fā)將潤揚大橋工程中的中橋位 世業(yè)洲橋基斷裂分為構(gòu)造透鏡體帶、劈理化帶、碎裂巖帶、火成巖與圍巖接觸帶、 構(gòu)造影響帶、節(jié)理發(fā)育帶等。據(jù)此，在區(qū)域穩(wěn)定性評價中，優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論以找尋和評價優(yōu)勢斷裂為關(guān)鍵， 在場地穩(wěn)定性評價中又以找尋優(yōu)

9、勢斷裂的優(yōu)勢段和組合優(yōu)勢段為核心，也是找尋 潛在震源和評價建筑場地條件，以作好抗震設(shè)計的基礎(chǔ)。并且，優(yōu)勢斷裂的分段 和分帶就為在優(yōu)勢斷裂中尋找相對穩(wěn)定部分提供了依據(jù)。用優(yōu)勢指標(biāo)法、REPP專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法(ANN法)尋找優(yōu)勢斷裂， 建立多種區(qū)域穩(wěn)定性智能評價與控制系統(tǒng)的新模型，包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)評價 模型、模糊ANN評價系統(tǒng)模型、GIS評價信息系統(tǒng)模型及它們相互結(jié)合的綜合智 能評價系統(tǒng)模型等15。提出了用斷層泥的顯微和定量特征來評價隱伏斷裂的抗震和抗斷難題的 新思路和方法 20。區(qū)域穩(wěn)定性和地基穩(wěn)定性相結(jié)合、工程地質(zhì)和地震工程結(jié)合的評價原則。研究的技術(shù)路線：構(gòu)造大單元特性；找優(yōu)勢斷裂

10、(方法有：地質(zhì)分析、 物探、巖分析、測年、斷層泥分析；優(yōu)勢斷裂分級(方法有：地質(zhì)分析、系統(tǒng) 分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))；綜合評價。3巖體結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)問題鄧宣明和李堅詩(1987)的調(diào)查資料顯示，大瑤山隧道施工過程中出現(xiàn)的 29次塌方，有22次塌方與結(jié)構(gòu)面有關(guān)，占塌方總數(shù)的75.9%；郭志(1996)列舉 了三峽水庫壩基、小浪底水庫左壩肩、法國的布澤壩等13個國內(nèi)外著名工程受 結(jié)構(gòu)面影響的實例?？梢钥闯?，巖體結(jié)構(gòu)面控制巖體的穩(wěn)定性，其力學(xué)參數(shù)的合 理取值，是巖體穩(wěn)定分析和各種數(shù)值方法得以成功應(yīng)用的關(guān)鍵。龔曉南(2000)口6指出，結(jié)合巖體斷裂力學(xué)和其它新理論、新方法的研究進 展，開展影響工程巖體穩(wěn)定

11、性的結(jié)構(gòu)面幾何學(xué)效應(yīng)和力學(xué)效應(yīng)研究是非常有意義 的。自20世紀(jì)5060年代以來，隨著水利、交通、建筑等領(lǐng)域大型工程的興建， 極大地促進了巖體力學(xué)的發(fā)展，巖體內(nèi)部不連續(xù)面(結(jié)構(gòu)面)對巖體穩(wěn)定性的控制 作用越來越受到重視。目前常用的巖體穩(wěn)定性分析的數(shù)值計算方法，如剛體極限 平衡理論、有限單元法等，都考慮了軟弱結(jié)構(gòu)面的作用。然而，決定數(shù)值分析結(jié) 果可靠性的最基本的問題，即確定結(jié)構(gòu)面參數(shù)的方法，雖仍在發(fā)展，但與不斷涌 現(xiàn)的結(jié)構(gòu)面模型和相繼提出的破壞屈服準(zhǔn)則等精細(xì)復(fù)雜的計算手段相比，其發(fā)展 速度相形見拙mi。這使得高精度數(shù)值計算方法的發(fā)展同結(jié)構(gòu)面參數(shù)選擇方面的 停滯不前形成了顯而易見的矛盾。作者認(rèn)為，測

12、結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù)時主要應(yīng)測優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù)，并要加 強測量的精度，這一點是本文著重要指出的。具體方法分以下兩步：找到最危險控制失穩(wěn)結(jié)構(gòu)面優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面。方法有優(yōu)勢指標(biāo)法、ANN法、 專家系統(tǒng)法等。優(yōu)勢指標(biāo)法：根據(jù)一定的優(yōu)勢指標(biāo)可以確定出優(yōu)勢面口口，如下式所示：CP(I) =T - TP(I)+Q - QP(I)+N - NP(I)+G - GP(I)+D - DP (I)式中：CP為結(jié)構(gòu)面I的綜合指標(biāo)；TP(I)、QP(I)、NP(I)、DP和GP 分別為第I結(jié)構(gòu)面的時間、性質(zhì)、數(shù)量、規(guī)模和分形優(yōu)勢指標(biāo)；T、Q、N、G、D 分別為時間(指最后一次活動的時間)、性質(zhì)、數(shù)量、規(guī)模和分形(指結(jié)構(gòu)面的

13、分 形維數(shù))優(yōu)勢指標(biāo)對應(yīng)的權(quán)值。當(dāng)CP(I)N優(yōu)勢判據(jù)CN時，I結(jié)構(gòu)面為優(yōu)勢面。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法(ANN法)：在潤場大橋工程中，采用BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為模式分 類器，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為(4, 5, 6)，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練學(xué)習(xí)參數(shù)：學(xué)習(xí)因子取0.328，勢 態(tài)因子取0.186，均方差0.00050，訓(xùn)練迭代次達11400次逐。專家系統(tǒng)法：采用的是羅國煜等開發(fā)的ROPP專家系統(tǒng)。通過以上方法，找出潤揚大橋橋址區(qū)地質(zhì)優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面有：夾江優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面、 世業(yè)洲優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面；統(tǒng)計優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面有：4組節(jié)理中的第1組（傾角50 ）和第2 組（傾角45 ）.（2）測優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù)。測試優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù)時，要注意優(yōu)勢 結(jié)構(gòu)面

14、所處的圍壓效應(yīng)，以免測得的參數(shù)偏小。目前測試優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù) 的方法主要有：綜合分析方法：通過宏觀力學(xué)特征和微觀顆粒組構(gòu)的綜合分析，并結(jié)合工 程類比法和專家意見，提出確定軟弱夾層（即優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面上物質(zhì)）物理力學(xué)參數(shù)的 綜合分析方法。工程地質(zhì)類比方法：在有關(guān)現(xiàn)場試驗的基礎(chǔ)上，利用工程地質(zhì)類比方法， 選擇與擬研究結(jié)構(gòu)面地質(zhì)環(huán)境最為相似的樣品的試驗資料，確定所研究結(jié)構(gòu)面的 力學(xué)參數(shù)。此法是用已有大量工程建設(shè)經(jīng)驗，指導(dǎo)擬建工程的評價或設(shè)計參數(shù)取 值的一種方法，是工程地質(zhì)研究的傳統(tǒng)方法之一。加權(quán)位移反演法：是在待反演結(jié)構(gòu)面附近取（假定）一基點，在構(gòu)造目標(biāo)函 數(shù)時使用相對于該基點的相對位移值，并引入加權(quán)

15、系數(shù)。為達到使待反演結(jié)構(gòu)面 與巖體其它部分相分離的目的，加權(quán)系數(shù)的取值原則是在離待反演結(jié)構(gòu)面近的測 點處取大值，在離待反演結(jié)構(gòu)面遠(yuǎn)處取小值。此法反演巖體可能的控穩(wěn)結(jié)構(gòu)面的 力學(xué)參數(shù)是可行的，其成功的關(guān)鍵是引入了權(quán)系數(shù)矩陣入，突出待求解問題 的主要因素，弱化次要因素，它使參數(shù)反演具有針對性，使復(fù)雜的巖土工程問題 的參數(shù)反演求解成為可能。不過，要減少反分析的工作量，保證對控穩(wěn)結(jié)構(gòu)面的 針對性研究，應(yīng)充分利用工程地質(zhì)的定性分析手段先找出可能的控穩(wěn)結(jié)構(gòu)面（即 優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面）口門。經(jīng)驗估算法：由JRC JCS模型來表達：T =。tan JRC lg（JCS/。） + 。：I，式中：JRC和JCS分別代表取

16、樣長度為L的巖體結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù)和壁 巖強度；。為法向應(yīng)力; t為結(jié)構(gòu)面抗剪強度；nr為結(jié)構(gòu)面殘余摩擦角。對某 一具體結(jié)構(gòu)面而言，。、JCS、r是容易確定的（基本上是常數(shù)），而JRC是最難 確定的參數(shù)。因此，經(jīng)驗估算法結(jié)果的可靠性主要取決于巖體結(jié)構(gòu)面粗糙度系數(shù) （JRC ）取值的可靠性。4巖體質(zhì)量問題杜時貴等（1997）分析了兩種著名的工程巖體分類方案RMR分類和Q系統(tǒng)， 發(fā)現(xiàn)在RMR分類中“結(jié)構(gòu)面”因此占75%，而Q系統(tǒng)中幾乎所有6個分類要素均 與結(jié)構(gòu)面相關(guān)。所以可以看出，巖體結(jié)構(gòu)面是影響巖體質(zhì)量的重要因素，優(yōu)勢結(jié) 構(gòu)面對巖體質(zhì)量的影響就更大。所以對于巖體質(zhì)量應(yīng)著重考慮優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面上的巖 體質(zhì)

17、量，即加大其權(quán)重值，因為巖體的失穩(wěn)破壞是沿優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面發(fā)生的。以潤揚長江公路大橋橋址區(qū)為例。橋址區(qū)工程地質(zhì)條件復(fù)雜，斷裂發(fā)育，并 且有多期巖漿巖侵入。經(jīng)研究表明，控制橋址區(qū)巖體質(zhì)量的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面主要有三 類：（1） I類優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面（即斷裂破碎帶）：橋址區(qū)各勘察階段鉆孔多處揭露斷 裂破碎帶，斷裂帶內(nèi)巖體極破碎，并使周圍巖體完整性變差，風(fēng)化加劇（如南塔 ZN101、ZN102、ZN103孔）.尤其是斷裂帶交匯處，巖體質(zhì)量更差（如世業(yè)洲引橋 部位）。（2） II類優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面（即巖漿侵入接觸帶）：侵入接觸面附近往往巖體破碎， 裂隙發(fā)育，巖體質(zhì)量較差，如夾江南墩巖體位于侵入接觸帶附近，巖體質(zhì)量較差。（3）1

18、11類優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面（即統(tǒng)計優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面）：受構(gòu)造影響，橋址區(qū)花崗巖體節(jié)理裂 隙相對比較發(fā)育，據(jù)統(tǒng)計，主要發(fā)育34組裂隙，但它們在各處巖體內(nèi)發(fā)育不 等，統(tǒng)計優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面對巖體質(zhì)量的影響表現(xiàn)在三方面：當(dāng)裂隙間距較大，發(fā)育 組數(shù)較少時，巖體質(zhì)量較好；在弱風(fēng)化及微風(fēng)化巖體中，均出現(xiàn)多組裂隙密集 相交帶，裂隙間距極小，巖體被切割成碎石狀，巖體質(zhì)量差；對于結(jié)構(gòu)面中等 發(fā)育的巖體，不同方位、不同性質(zhì)的結(jié)構(gòu)面對巖體質(zhì)量的影響是不同的，其中優(yōu) 勢結(jié)構(gòu)面對巖體質(zhì)量的影響最大。由于三類優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面的存在，所以評價從橋址 區(qū)巖體質(zhì)量時，主要考慮了優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面上巖體的質(zhì)量，即加大了優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面區(qū)域 在整個橋址區(qū)巖體質(zhì)量評價中的權(quán)重

19、值，這樣才更符合實際情況。5巖體地基沉降變形問題一般計算地基沉降變形時，把地基巖體當(dāng)作各向同性介質(zhì)，未考慮結(jié)構(gòu)面的影響。其實，當(dāng)巖體中的節(jié)理裂隙發(fā)育程度及方位滿足某種條 j| |件時，則地基的滑移變形將受其中的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面控制。針對潤揚大橋節(jié)上*頊？七理化巖體，運用優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論，分析確定了影響和控制巖體地基沉降變形的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面組合，提出了“優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面模型”與“遍有節(jié)理單元,； 模型”數(shù)值分析確定巖體地基沉降變形的聯(lián)合算法。遍有節(jié)理、. -單元模型是考慮遍布巖體中的節(jié)理對巖體的受力和變形的影響的數(shù)值分.、廣、j產(chǎn)、頊、析方法，計算時輸入了眾多組結(jié)構(gòu)面的參數(shù)，而考慮優(yōu)勢面時只輸入兩組左右優(yōu)勢面的參

20、數(shù)，次要的結(jié)構(gòu)面則忽略之，聯(lián)合算法模型示意見圖圖3追蹤兩組優(yōu)勢面的聯(lián)合算法模型示意 3.對于存在于大量貫通性結(jié)構(gòu)面的中橋位花崗巖體，該算法更符合實際情況。分析表明（表1）:在相同應(yīng)力條件下，考慮優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面影響時，計算的地基變形大于不 考慮優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面影響時計算的地基變形，說明優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面對地基的變形有明顯的 影響，因而也將影響地基的承載力；在一定的荷載作用下，隨著基礎(chǔ)旁上覆壓力 （即。，見圖3）的增大，基礎(chǔ)下地基的變形減小，這說明優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面具有圍壓效 應(yīng)；運用優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面“遍有節(jié)理模型”可綜合分析節(jié)理巖體地基穩(wěn)定性，并計算 出節(jié)理巖體的地基承載力。表1考慮優(yōu)勢面（即聯(lián)合模型）和不考慮優(yōu)勢面（即彈性模

21、型）影響時地基變形的比較壓力。/MPa荷載P/MPa荷載底版節(jié)點位移平均值/mm考慮優(yōu)勢面時不考慮優(yōu)勢面時考慮優(yōu)勢面時不考慮優(yōu)勢面時考慮優(yōu)勢面時不考慮優(yōu)勢面時0.20.12.422.4259.9223.420.40.22.423.0357.7432.620.60.42.423.9146.9446.301.00.62.424.6240.6755.31注：。指圍壓，一般為上覆巖土層自重6巖土工程加固問題優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面理論認(rèn)為，巖土工程加固（或改造不良地質(zhì)體），主要是要抓住優(yōu) 勢結(jié)構(gòu)面這一關(guān)鍵因素（圖4），因別的因素是通過優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面而起作用的。對圖 4中的（a）圖，是理想的加固方式；（b）圖的缺點是沒有

22、抓住優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面這一關(guān)鍵 因素，因而達不到加固的效果；（c）圖雖抓住了優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面這一關(guān)鍵因素，卻也 有不必要的加固部分，造成浪費。當(dāng)然，除了加固優(yōu)勢面這一關(guān)鍵因素外，還應(yīng) 采取一些輔助措施消除那些會激活優(yōu)勢面的外界因素，如阻排水、減載、護坡等。圖4工程加固示意7 土體中的宏觀優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面分析土是指還沒固結(jié)硬化成巖石的疏松沉積物，是由固體、液體、 氣體三相組成的體系，具有塑性、膨脹、崩解等水理性質(zhì)。 土體的結(jié)構(gòu)是由巖性和構(gòu)造因素所控制。當(dāng)土體的規(guī)模較小 和性質(zhì)較均一時，土體的變形破壞機理主要受土的微觀結(jié)構(gòu) 所控制。但土體均一的情況是比較少的，絕大多數(shù)情況下是 不均一的復(fù)雜土體，它的變形破壞受宏觀結(jié)構(gòu)

23、面所控制。如 潤揚大橋橋址區(qū)被厚4060m的第四系土所覆蓋，此種土 是典型的復(fù)合土體，主要由亞粘土、淤泥質(zhì)亞粘土、粉細(xì)砂、 中細(xì)砂含砂礫亞粘土和花崗巖強風(fēng)化土等組成。谷德振教授早就指出，對于土體的變形破壞，除研究土體的微觀結(jié)構(gòu)外，更 應(yīng)特別注重土體中的宏觀結(jié)構(gòu)面的研究。而土體的宏觀結(jié)構(gòu)面在工程地質(zhì)學(xué)或土 力學(xué)和土體工程地質(zhì)學(xué)勘察中往往注意不夠，然而在不少情況下是極其重要的2。通過對潤揚大橋橋址區(qū)及南京市附近土坡土體的研究，發(fā)現(xiàn)土體中的優(yōu)勢面 一般是基巖面、斷裂面、風(fēng)化面、軟弱層及它們的組合面25。（1）土與下伏基巖接觸面（不整合面）.此類土體破壞在南京十分廣泛，各地質(zhì) 時代沉積的碎屑巖，特別是粘土巖類的不整合面最易形成此種控制面（表2） 21。 鐵路沿線廣為分布的堆積層滑坡的滑動面亦多受此類優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面控制2。表2南京地區(qū)土體滑動破壞情況滑動地點滑體性質(zhì)滑動面下伏基巖的巖性滑體厚度/m滑移時間龍?zhí)端鄰S坡積粘性土上二疊紀(jì)的龍?zhí)睹合?41964.7