第7章 地基與邊坡穩(wěn)定的工程地質(zhì)分析

1、第一節(jié) 地基的壓縮和沉降土的壓縮性土在壓力作用下體積減小的特性稱為土的壓縮性。土的壓縮由三部分組成：土洞形成與地面沉降.WMV水和氣體從孔隙中被擠出土中水及封裝氣體被壓縮固體土顆粒被壓縮研究表明：固體土顆粒和水的壓縮量很小，可忽略不計(jì)。因此，土的壓縮變形主要是由孔隙體積被壓縮而減小造成的。土的壓縮變形的快慢與土的滲透性有關(guān)。土的壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)(一)壓縮試驗(yàn)壓縮試驗(yàn)通常是取天然結(jié)構(gòu)的原狀土樣，進(jìn)行側(cè)限壓縮試驗(yàn)。壓縮試驗(yàn)是指限制土體的側(cè)向變形，使土樣只產(chǎn)生豎向變形。進(jìn)行試驗(yàn)的儀器叫壓縮儀，也可稱為固結(jié)儀。試驗(yàn)裝置如圖7-1所示。Vve0Vs1H0/(1+e0)H0VveVs1H1/(1+e)

2、pH1sp圖7-2 壓縮性試驗(yàn)計(jì)算簡(jiǎn)圖土樣在壓縮前后變形量為s，整個(gè)過(guò)程中土粒體積和底面積不變。將H1=H0-S帶入上式整理后得： 其中：根據(jù)不同壓力p作用下，測(cè)定壓縮量S可得到達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比e，繪制e-p曲線，為壓縮曲線。根據(jù)計(jì)算出的各級(jí)荷載作用下的穩(wěn)定孔隙比，可繪制如圖7-3所示的e-p曲線，稱為壓縮曲線。圖7-3 ep曲線(二)壓縮性指標(biāo)1壓縮系數(shù) 式中的負(fù)號(hào)表示e隨著壓力p的增加而減小。當(dāng)壓力由p1增加至p2時(shí)，相應(yīng)的孔隙比由el減小到e2，則壓縮系數(shù)近似地等于割線的斜率，即 a1-20.1MPa-1，屬低壓縮性土； 0.1MPa-1a1-20.5MPa-1，屬中壓縮性土； a1-2

3、0.5MPa-1，屬高壓縮性土。2壓縮指數(shù) CC值愈大，土的壓縮性愈高，一般認(rèn)為：Cc0.4時(shí)，為高壓縮性土。對(duì)同一個(gè)土按a和CC判斷土的壓縮性可能會(huì)不一致，應(yīng)以對(duì)工程最不利情況定性。三 地基最終沉降量的計(jì)算 一般用分層總和法計(jì)算，就是將地基土在計(jì)算深度范圍內(nèi)分成若干水平土層，計(jì)算每層土的壓縮變量，然后疊加起來(lái)，就得到地基最終沉降量。（一）分層總和法 該方法是將地基受壓巖土體分成許多較薄的分層，以無(wú)側(cè)向變形的假定，求出每一水平薄層的沉降量（Si），最后總和起來(lái)，作為地基最終沉降量（S），即 任一層的沉降量（Si）可根據(jù)該層的壓縮性指標(biāo)、附加應(yīng)力和厚度等情況，按下式汁算。 上式可根據(jù)公式：變換得

4、到。式中：a為第i層的壓縮系數(shù)，e1i為第i層的初始孔隙比；pi為第i層的平均附加應(yīng)力，Pa，hi為第i層的厚度。 工程中一般采用應(yīng)力控制法確定受壓層下限，即將受壓層下限控制在 z=0.2sz處，如圖95所示。當(dāng)下部土層為高壓縮性土?xí)r，可加深至z=0.1 sz 處。第二節(jié) 地基極限承載力一、地基變形的三個(gè)階段 靜荷載試驗(yàn)p-s曲線顯示，地基的變形一般存在三個(gè)階段。(1)線性變形階段。oa部分(2)彈塑性變形階段。ab部分(3)破壞階段。bc階段。圖7-5 地基荷載的p-s曲線三個(gè)階段中有兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)a和b。a點(diǎn)為臨塑荷載，以pcr表示b點(diǎn)為極限荷載，以pu表示圖7-5 地基荷載的p-s曲線二、地

5、基的極限承載力將地基極限承載力pu除以安全系數(shù)K，即為地基承載力的設(shè)計(jì)值f，即 (一)地基的破壞模式根據(jù)地基剪切破壞的特征，可將地基破壞分為(a)整體剪切破壞(b)局部剪切破壞(c)沖剪破壞第四節(jié) 邊坡變形破壞的類型與特征一、邊坡的概念、要素及工程地質(zhì)分類邊坡：地殼表部一切具有側(cè)向臨空面的地質(zhì)體。根據(jù)其形成原因包括自然邊坡 人工邊坡 邊坡具有坡體、坡高、坡角坡肩、坡面、坡腳、坡頂面坡底面等各項(xiàng)要素。常見邊坡的工程地質(zhì)分類方法有以下幾種： (1)按形成原因可劃分為：自然邊坡 工程邊坡(2)按邊坡巖體的物質(zhì)組成可劃分為：土質(zhì)邊坡 巖質(zhì)邊坡 混合質(zhì)邊坡 (3)按邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)可劃分為：均質(zhì)巖體邊坡 層

6、狀巖體邊坡 碎裂巖體邊坡二、邊坡變形破壞的危害 邊坡的變形與破壞危害主要表現(xiàn)為以下兩方面。1邊坡變形或破壞，直接危害建筑物。2邊坡破壞，激發(fā)新的災(zāi)害形式，造成間接危害。3邊坡變形和破壞造成不良地質(zhì)環(huán)境，威脅建筑的安全。五、滑坡的工程地質(zhì)特征 （一）滑坡要素 滑坡在平面上的邊界和形態(tài)受滑坡的規(guī)模、類型與所處的發(fā)育階段有關(guān)。一個(gè)發(fā)育完全的滑坡，一般由下列要素組成(圖7-25)：（二）滑坡分類第五節(jié) 影響邊坡穩(wěn)定性的因素一、影響邊坡穩(wěn)定的地質(zhì)因素 1構(gòu)成巖體的巖石性質(zhì) 2巖體的結(jié)構(gòu)特征 3風(fēng)化作用活躍的程度 4地下水的作用二、邊坡變形破壞的觸發(fā)因素 1地震 2特大暴雨和異常洪水 3人為因素 (1)在邊坡上部修建工程，一般增加了變形體的荷載，也增加了變形體的滑動(dòng)力。 (2)在邊坡巖體內(nèi)或附近進(jìn)行爆破，往往有與地震相似的影響。 (3)在邊坡巖體坡腳處開挖，會(huì)使變形體的抗滑力削弱，而造成變形體的失穩(wěn) 第七節(jié)不穩(wěn)定邊坡防治的措施一、不穩(wěn)定邊坡的防治原則貫策以防為主的原則。做好以下工作：1加強(qiáng)觀測(cè)，及時(shí)預(yù)報(bào)2合理施工，避免惡化3一次根除，消除隱患二、防治邊坡變形破壞的工程措施(三個(gè)方面)排除不利外因，如地面水滲入等；改善力學(xué)條件，如削坡減重、支撐、排水