顧寶和-巖土工程概念性問題的案例分析

巖土工程概念性問題

的案例分析2015.8

《巖土工程典型案例述評(píng)》作者：顧寶和主審：高大釗、李廣信出版：中國(guó)建筑工業(yè)出版社案例：32個(gè)附錄(涉及術(shù)語釋義)：32個(gè)內(nèi)容概要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。案例導(dǎo)引，用通俗語言將問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)問題要深刻，處理問題要簡(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。1案例的價(jià)值太沙基：一個(gè)詳盡案例應(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。

成功的典范，失敗的警示；計(jì)算不可能精確，唯原型實(shí)測(cè)才能定量；

一比一的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，新概念新方法的源泉。新概念新方法的源泉蘇聯(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

案例24北京八寶山斷裂對(duì)北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)工程影響的評(píng)價(jià)

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)工程進(jìn)行深入研究，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)斷裂新概念提供了工程范例，打下了理論基礎(chǔ)。全新活動(dòng)斷裂新概念以地質(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，“回顧一萬年，展望一百年”。1%新概念得到業(yè)內(nèi)專家普遍贊同，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)性面前束手無策的被動(dòng)局面。計(jì)算預(yù)測(cè)與原型監(jiān)測(cè)日本關(guān)西國(guó)際機(jī)場(chǎng)人工島臺(tái)北101工程(案例11)日本關(guān)西國(guó)際機(jī)場(chǎng)人工島上部為厚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)開通時(shí)沉降結(jié)束；洪積土沉降1.5m，機(jī)場(chǎng)開通時(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。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)算還是沒有把握，單純計(jì)算靠不住，原型監(jiān)測(cè)多重要！案例11

臺(tái)北國(guó)際金融中心大樓巖土工程主塔樓101層，裙房6層，地下室5層。塔樓、裙房均采用樁筏基礎(chǔ)塔樓筏板長(zhǎng)98m，寬87m，樁380根，樁徑1.5m，入巖15~33m，

平均入巖23.3m。裙房樁167根，樁徑2.0m，入巖5~28m，

平均入巖15.5m?；拥叵逻B續(xù)墻圍護(hù)，厚1.2m，深40~45m塔樓7道內(nèi)支撐。巖土工程師：陳斗生主要巖土工程問題為：

臺(tái)北斷層及其抗震設(shè)計(jì)問題；

地基基礎(chǔ)問題；

基坑支護(hù)與監(jiān)測(cè)問題。勘察提供的巖土指標(biāo)有：

密度、含水量、液限、塑性指數(shù)、孔隙比、

總應(yīng)力黏聚力、總應(yīng)力內(nèi)摩擦角、

有效黏聚力、有效內(nèi)摩擦角、

壓縮指數(shù)、再壓縮指數(shù)、

不排水強(qiáng)度、巖石單軸抗壓強(qiáng)度、

壓縮波速度、剪切波速度樁基試驗(yàn)性施工和靜載試驗(yàn)

基巖頂面深度42~60m，塔樓區(qū)較淺，

向西南漸深。根據(jù)巖相分析和化石鑒定，為400~800

萬年前沉積的上新統(tǒng)桂竹林層，

主要為灰色細(xì)砂巖和粉砂巖，偶夾砂頁巖互層。上部10m膠結(jié)不好，質(zhì)地軟弱；10m以下膠結(jié)較好基礎(chǔ)方案選擇基礎(chǔ)方案時(shí)，考慮了

施工機(jī)械與施工技術(shù)、

入巖的可行性、

檢驗(yàn)的難易程度、

工期和造價(jià)等因素。采用大口徑現(xiàn)場(chǎng)灌注樁，

塔樓為抗壓樁，裙房為抗拔樁?；A(chǔ)設(shè)計(jì)樁基靜載試驗(yàn)：

量測(cè)不同深度樁身應(yīng)力和位移；

用16種方法對(duì)單樁承載力進(jìn)行分析評(píng)估；得到各層巖土的側(cè)阻力--深度曲線。以靜載試驗(yàn)成果參數(shù)為主，進(jìn)行結(jié)構(gòu)－樁－土相互作用分析。計(jì)算與實(shí)測(cè)的比較計(jì)算：塔樓中心沉降不超過6~8cm，結(jié)構(gòu)封頂時(shí)實(shí)測(cè)：沉降不大于2cm。計(jì)算結(jié)果令人滿意。沉降計(jì)算不可能很精確，計(jì)算模型在于實(shí)用，不過分追求先進(jìn)。重大工程、缺乏經(jīng)驗(yàn)工程，

一定的安全冗余是必要的。概念失誤和預(yù)測(cè)偏差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)。計(jì)算可靠性有限的原因計(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)。

2土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度案例6濟(jì)南萬科住宅群基礎(chǔ)與殘積土特性

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。

地基土概況

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；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。基礎(chǔ)方案天然地基2層地下窒，基礎(chǔ)埋深7.2m，持力層卵石?；讐毫?30~620kPa，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。主要問題：室內(nèi)試驗(yàn)壓縮模量低，高層建筑變形驗(yàn)算不能通過。基礎(chǔ)方案樁基礎(chǔ)灌注樁，穿過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，需穿過巨厚、膠結(jié)卵石及殘積土、全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖。補(bǔ)充測(cè)試和決策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)。施工過程及施工后進(jìn)行沉降觀測(cè)，一般

1~2cm，最大22.5mm。殘積土特點(diǎn)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?！笨蓧嚎s或壓碎，粒度變細(xì)。殘積土測(cè)試很不均勻，大小混雜，夾硬質(zhì)巖塊，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)離散性很大；取樣易擾動(dòng)，殘余凝聚力或結(jié)構(gòu)強(qiáng)度極易破壞。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)。案例23墨西哥Texcoco抽水造湖與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)?zāi)鞲畿浲粒夯鹕交液粗谐练e，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。Texcoco改造項(xiàng)目軟黏土兩層，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?，F(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)、植樹種草等大量原型試驗(yàn)研究厲時(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；渠道開挖；土瓖改良，植樹種草。工程實(shí)施和使用過程中，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。抽水造湖井距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m3。除邊緣外，沉降量約4m，180口井總抽水量700L／s。不用任何開挖設(shè)備和運(yùn)輸工具，

造價(jià)經(jīng)濟(jì)，現(xiàn)場(chǎng)文明。天高不算高，人智高一超。平地沉作湖。不動(dòng)土一鍬。堆方試驗(yàn)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。渠道開挖試驗(yàn)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，

保持水位，用挖泥船水下開挖運(yùn)輸。挖深4m，坡度1/3。設(shè)監(jiān)測(cè)元件監(jiān)測(cè)

開挖、放水、灌水時(shí)的水平、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。樁基試驗(yàn)負(fù)摩擦試驗(yàn)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)未開始。第一階段隨著抽水和地面沉降，從地表至22m，軸向壓力自上而下增加；22m下自上而下減小，樁端最小。中性點(diǎn)位置在22m，以上負(fù)摩擦，以下正摩擦。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的普遍性土的原狀結(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：黏性土：膠體化學(xué)、雙電層；黃土：鈣質(zhì)膠結(jié)架空結(jié)構(gòu)；紅黏土：紅土化、上硬下軟、裂隙特征；膨脹土：親水礦物、反復(fù)脹縮、“裂土”；結(jié)晶巖殘積土：巖石的殘余凝結(jié)力；鹽漬土：陽離子和陰離子組分和含量；“硬殼層”：干縮形成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；砂：粒狀土，不同排列不同強(qiáng)度，

黏聚力不一定是0；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。多數(shù)情況一旦破壞，很難恢復(fù)。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的多樣性軟土的觸變：膠體搖晃，凝膠--溶膠，靜止，溶膠--凝膠，

有結(jié)構(gòu)--無結(jié)構(gòu)的可逆過程，時(shí)間的函數(shù)。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。膠體顆粒小于0.002mm。粉土搖振效應(yīng)機(jī)制與上述觸變不同。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的多樣性紅土化：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。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的多樣性黃土：干旱或半干旱環(huán)境生成，粉土顆粒以點(diǎn)接觸為主的架空結(jié)構(gòu)，少量鹽晶和黏粒膠結(jié)，水穩(wěn)性差。膨脹土：親水黏土礦物脹縮性；隨氣候反復(fù)；超固結(jié)性：反復(fù)脹縮形成，側(cè)壓力系數(shù)很高；裂隙性：密集鏡面狀剪切裂隙；強(qiáng)度特性：隨含水量增大衰減；干濕循環(huán)破壞結(jié)構(gòu)性，重塑土脹縮性高于原狀土。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的多樣性膨脹土強(qiáng)度試驗(yàn)：直剪、三軸剪意義不大，初始含水量不代表工程實(shí)況；

非飽和土參數(shù)不實(shí)際。放坡：自然穩(wěn)定坡角；擋土：不能用土壓公式計(jì)算，側(cè)壓力很高；構(gòu)造措施防增濕強(qiáng)度降低；地基：脹縮變形控制，大壓力有利；無理論計(jì)算方法，按脹縮性分級(jí)采取措施。傳統(tǒng)土力學(xué)的局限傳統(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)----原狀土不同重塑土；固結(jié)試驗(yàn)----理論上限飽和土；三軸試驗(yàn)的固結(jié)和排水----理論上限飽和土土的結(jié)構(gòu)性難以用傳統(tǒng)土力學(xué)理論說明：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。原型試驗(yàn)?zāi)鞲鏣EXCOCO；敦煌鹽脹性土(案例30)；青藏鐵路(案例32)；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《高填方地基處理規(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)。3巖石地基承載力

案例5

南京紫峰大廈巖石地基挖孔樁基礎(chǔ)

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)、停車場(chǎng)、設(shè)備機(jī)房，超補(bǔ)償，抗浮錨桿。紫峰大廈平面布置圖地層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-破碎極軟巖載荷試驗(yàn)11次，承壓板面積0.03m2和0.5m2承載力特征值

綜合判定(未修正)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基礎(chǔ)選型主樓如用天然地基，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)，確定了樁基承載力。進(jìn)行了樁基沉降分析沉降觀測(cè)滿足要求珍貴的載荷試驗(yàn)資料和實(shí)體工程監(jiān)測(cè)成果巖土單元?jiǎng)澐诸愃平Y(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。

設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)問題：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)代和名稱劃分過細(xì)；

復(fù)合單元，宜“分別統(tǒng)計(jì)，綜合評(píng)價(jià)”。巖體破壞特征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Mohr-Coulomb準(zhǔn)則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。用莫爾包絡(luò)線判別材料破壞

不適用于有拉應(yīng)力，不反映強(qiáng)度非線性

Griffith準(zhǔn)則脆性巖石破壞前沒有明顯的變形，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)不完全一致平面Griffith準(zhǔn)則表述式

，Griffith強(qiáng)度曲線Hock-Brown準(zhǔn)則注意與室內(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，內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角隨應(yīng)力水平變化巖體的復(fù)雜性

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)面的復(fù)雜多變決定了參數(shù)難以測(cè)定。

巖石地基承載力《建筑地基基礎(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。當(dāng)時(shí)背景89版有承載力表。按硬質(zhì)巖石、軟質(zhì)巖石及不同風(fēng)化程度列表。修訂時(shí)取消承載力表，巖石地基承載力在正文中專列一條。巖石工程分類修改：用堅(jiān)硬程度和完整程度表征巖體工程特性優(yōu)劣，各分5擋。按此精神，以飽和單軸抗壓強(qiáng)度表征堅(jiān)硬程度，以折減系數(shù)體現(xiàn)完整性。缺乏資料，考慮到巖石地基承載力高，容易滿足要求，故裕度較大，以確保安全。當(dāng)時(shí)的考慮

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)行深度修正偏于過分保守。圍壓的重要影響剪切破壞--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)研究均已證明吉陽核電廠不同深度載荷試驗(yàn)又一次證明不同側(cè)壓力下的應(yīng)力應(yīng)變曲線根據(jù)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算承載力

《重慶規(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，裂隙影響可忽略深度效應(yīng)基礎(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)則和格里非斯準(zhǔn)則雖然適用材料性質(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)限條件下的受壓，隨著埋深的增加，圍壓增大，地基承載力會(huì)提高。多數(shù)規(guī)范不修正的原因一是巖石地基承載力歷來不進(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，過分保守對(duì)荷載大的工程上有時(shí)很難處理。建議軟巖地基以載荷試驗(yàn)為主確定地基承載力和變形模量，試驗(yàn)要求根據(jù)工程要求和經(jīng)驗(yàn)，重大工程進(jìn)行大規(guī)模系統(tǒng)試驗(yàn)，一般工程做少量檢驗(yàn)性試驗(yàn)，小工程有經(jīng)驗(yàn)可不做載荷試驗(yàn)完整巖體，可取試樣，根據(jù)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算積累旁壓試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)巖石地基的變形強(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，按規(guī)范計(jì)算不能取樣的做載荷試驗(yàn)，按變形模量計(jì)算沉降計(jì)算方法可多種選擇，不限于分層總和法，（彈性理論、數(shù)值法等）通過變形觀測(cè)積累經(jīng)驗(yàn)防城港核電廠一期基礎(chǔ)沉降，

地基以泥巖為主，最大超過30mm

《巖土工程勘察規(guī)范》的分級(jí)抓住堅(jiān)硬程度、完整程度兩個(gè)主要因素；與《工程巖體分級(jí)規(guī)范》一致對(duì)建筑地基主要是V級(jí)(軟巖地基)，但未細(xì)分軟巖地基不能用堅(jiān)硬程度、完整程度細(xì)分建議用剪切波速分級(jí)雖然粗糙，但利于定性判別，區(qū)別對(duì)待

巖土體按剪切波速分級(jí)的優(yōu)點(diǎn)1勘察必測(cè)項(xiàng)目，不必為巖土分級(jí)專門測(cè)試2與巖土動(dòng)剪切模量有簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系3與地基承載力、地基變形參數(shù)密切相關(guān)4原位測(cè)定，概括了巖石及其裂隙的綜合特性，避免取樣，代表性強(qiáng)5技術(shù)成熟，經(jīng)驗(yàn)豐富，人為因素較少6既可巖，也可土，極硬巖到極軟土全部巖土統(tǒng)一分級(jí)7只需一項(xiàng)指標(biāo)，極為簡(jiǎn)便，可操作性強(qiáng)8與已有規(guī)范協(xié)調(diào)巖土體按剪切波速分級(jí)

分級(jí)剪切波速分級(jí)名稱代表性巖土Ⅰ-1vs>2000極硬巖Ⅰ-22000≥vs>1500堅(jiān)硬巖Ⅰ-31500≥vs>1100中硬巖Ⅱ-11100≥vs>800中軟巖Ⅱ-2800≥vs>500軟弱巖，堅(jiān)硬土Ⅱ-3500≥vs>300中硬土Ⅲ-1300≥vs>150中軟土Ⅲ-2150≥vs>100軟弱土Ⅲ-3vs≤100極軟土根據(jù)剪切波速區(qū)別對(duì)待大于1100m/s，核電廠房不必作地基--結(jié)構(gòu)協(xié)同作用分析

大于800m/s，對(duì)一般建筑地基，承載力與變形均可滿足500~800m/s，硬土/軟巖，似土非土，似巖非巖，根據(jù)工程具體要求試驗(yàn)研究，由規(guī)范規(guī)定小于500m/s，作為土考慮（300m/s為核電廠地基的下限；150m/s為《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中軟土與軟弱土的分界）

4飽和土的擠土效應(yīng)案例8武漢某高層住宅的樁基失穩(wěn)事故地上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。地基條件人工填土，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。事故概況結(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。事故原因分析上述過程可見，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：三類樁占被檢測(cè)樁的20％；4基坑開挖失控：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)。巍巍鋼骨水泥樓，歪斜旋動(dòng)不可收。只緣淤泥無約束，可憐一瞬石渣流。案例7昆明某工程基礎(chǔ)事故的概念設(shè)計(jì)問題綜合樓，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。框架剪力墻結(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。筏基平面地基條件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)。事故主要表現(xiàn)筏基主、次梁及筏板開裂、滲漏。上部結(jié)構(gòu)也有裂縫。筒體附近出現(xiàn)最早，最密集。事故原因的概念性分析飽和粘性土中采用擠土樁，

樁數(shù)多，樁距??；樁尖持力層為軟弱土；均勻布樁，筏板太薄。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??！小結(jié)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判斷力5基坑隆起和水患廣東某工程工程概況地面以上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。支護(hù)結(jié)構(gòu)無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。事故經(jīng)過擋土墻從上至下逆作施工，4月10日第四層擋墻封閉，開挖深度應(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130MPa的已達(dá)24個(gè)，超過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。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。事故原因分析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。軟土深基坑采用無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，忘記了豎向力的問題。隨基坑加深，基坑內(nèi)外豎向壓力差越來越大，如土質(zhì)好，可依靠承載力平衡；如土質(zhì)軟，壓力超過土的強(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)。無嵌固直墻基底隆起土釘墻基底承載力不足

引發(fā)隆起破壞

案例17安貞雅園地下車庫(kù)基坑事故

基坑深度：13.0m。周邊情況復(fù)雜：西側(cè)距坑邊13m：兩座居民樓、兩個(gè)化糞池；化糞池與基坑間：新回填土，有污水管道；緊鄰坑邊：

電纜管道、燃?xì)夤艿?、上下水管道等。基坑圍護(hù)土釘與錨桿組合的復(fù)合土釘墻，共8道，第1道深2.0m，以下間隔均1.5m。第2、3、4、5道為錨桿，配2根16mm鋼筋；第2、3道長(zhǎng)度13m；第4、5道長(zhǎng)度12m。第1、6、7、8道為土釘，鋼筋直徑22mm，長(zhǎng)度第1道12m；

第6、7、8道10m、9m、8m。地質(zhì)條件人工填土，厚度1.50~4.20m；②粉質(zhì)黏土、重粉質(zhì)黏土；③粉質(zhì)黏土、③1砂質(zhì)粉土、黏質(zhì)粉土；④粉質(zhì)黏土、重粉質(zhì)黏土；⑤1中砂、細(xì)砂、⑤卵石、圓礫；⑥卵石、圓礫；⑦粉質(zhì)黏土、重粉質(zhì)黏土。地下水位埋深1.05~2.40m。事故第二、三排土釘施工時(shí)孔內(nèi)有少量臭水，邊坡無異常。5月6日，5號(hào)樓東側(cè)污水井涌水，地面積水。5月7日，地面方磚輕微下沉。5月8日，疏通管道，未徹底，中午污水井抽水，避免繼續(xù)外溢。5月6日，5號(hào)樓東側(cè)污水井向上涌水，致地面積水。5月7日地面方磚輕微下沉。5月8日疏通管道，未徹底。中午從污水井抽水，避免繼續(xù)外溢。5月9日早晨，方磚嚴(yán)重下沉。挖開發(fā)現(xiàn)兩個(gè)化糞池4個(gè)出口管道接口錯(cuò)位。排出污水不能流入污水管道，滲入基坑。隨即化糞池抽水，坡面混凝土局部崩裂，加大。5月10日早晨，方磚嚴(yán)重下沉，局部斷裂。開始疏導(dǎo)小區(qū)車輛，準(zhǔn)備斷水、斷電、斷氣。8點(diǎn)05分，西側(cè)北段下滑,10分鐘南段下滑，最深下滑8~9m,整體向東推入坑內(nèi)。原因分析基坑不深，環(huán)境復(fù)雜。土釘和錨桿組合支護(hù)，土釘需一定位移才能發(fā)揮，錨桿為了限制位移，二者不能同步發(fā)揮。墻面柔性，錨桿并非固定在護(hù)坡樁上，控制位移能力有限。土釘與錨桿的作用有本質(zhì)不同。坑邊自來水、電力、燃?xì)狻⑽鬯艿?、化糞池，采用了難以控制位移的支護(hù)方案，不妥。

原因分析事故直接原因：坑側(cè)污水管道錯(cuò)位堵塞，污水滲入土內(nèi)，降低土的強(qiáng)度，增加水壓力（或滲透力），增加土重，促使土體加大位移。土體位移加大進(jìn)一步增大管道錯(cuò)位和漏水，進(jìn)一步增加土重和水壓力，降低強(qiáng)度，如此反復(fù)惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致整體滑坡。水患是北方基坑大敵，

絕大多數(shù)基坑事故與水患有關(guān)。某基坑水患案例15北京郊區(qū)某工程的基坑滲透破壞

滲透破壞概況上部粉土和黏性土，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。實(shí)施挖至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。無法繼續(xù)降水?；觾?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。問題繼續(xù)開挖，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)。判斷失誤，方案失誤是滲透破壞，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。滲透破壞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。流土與管涌的區(qū)別流土：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)平衡問題，開挖速度較快，承壓水頭將黏性土拱破，形成裂縫，水土涌出，坑底隆起、破壞。壓力超越臨界度，基坑頓成萬泉湖。

強(qiáng)度盡失地基毀，一池泥水難排除。

6岸邊液化案例25岸邊地震液化和地震液化的基本經(jīng)驗(yàn)

工程概況6層磚混住宅區(qū)，無地下室。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。地基概況耕土：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。液化判別按當(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。可液化層雖很薄，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。地震液化廣義液化：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，由固體轉(zhuǎn)為液體，抗剪強(qiáng)度喪失的現(xiàn)象。松砂剪縮，孔壓迅速上升，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。2003年7月1目上海4號(hào)地鐵越江隧道突涌事故

規(guī)范液化判別方法的由來開始時(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)判別等問題。作為研究手段不錯(cuò)；解決工程問題，不現(xiàn)實(shí)。改用“概念加經(jīng)驗(yàn)”方法。概念：影響液化的主要因素地震設(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。N值表征密實(shí)度：松砂和密砂在循環(huán)荷載作用下

表現(xiàn)完全不同?；蛴渺o力觸探，不用動(dòng)三鈾試驗(yàn)。深度表征上覆有效壓力。經(jīng)驗(yàn)：現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查測(cè)試

統(tǒng)計(jì)分析分別在液化場(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)成果用兩組判別統(tǒng)計(jì)分析

（“液化組”和“非液化組”），多次調(diào)整修改后得到現(xiàn)行規(guī)范的判別方法判別方法的局限性不確定因素多，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，方法的簡(jiǎn)捷和實(shí)用花了很多專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。了解其中問題，才能自覺應(yīng)用。理性認(rèn)識(shí)深刻，解決問題簡(jiǎn)捷。認(rèn)識(shí)問題是大道理，要憧；解決問題是硬道理，要做。平原液化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，無法計(jì)算。計(jì)算震陷評(píng)價(jià)液化，不會(huì)有良好前景。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)間過程。岸邊液化斜坡岸邊液化失穩(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。唐山地震、阪神淡路地震唐山液化滑移張裂阿拉斯加1964年8.4級(jí)(9.2級(jí))地震長(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、自來水、煤氣破壞。港口下陷1m多，嚴(yán)重破壞，改為旅游區(qū)。阿拉斯加1964年8.4級(jí)(9.2級(jí))地震海嘯：每11.5小時(shí)一次，最大一次浪高30m，倒卷時(shí)高50m。波及日本、加州、直至南極。加州第一次浪高6m，第二次9m，沖毀房屋百棟。地面大變形，巖層破裂長(zhǎng)8公里，與海溝平行。地面與房屋像海浪起伏，翻騰，裂口張合。市區(qū)出現(xiàn)深3.66m，寬15.23m大裂縫，一男子和兩個(gè)兒子掉入吞沒。阪神-淡路1995年7.3級(jí)地震兩人工島液化嚴(yán)重，幾乎所有岸壁崩塌，滑向大海，跨海大橋損壞嚴(yán)重，神戶港頓失生機(jī)。碼頭、防波堤、貨場(chǎng)及附屬結(jié)構(gòu)均損害；地面大規(guī)模下陷，最大1m以上，致地面龜裂、基礎(chǔ)淘空等；樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物未倒塌，但四周地面下陷剝離,基礎(chǔ)外露。唐山地震不同自振周期的表現(xiàn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》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。怎樣對(duì)待規(guī)范？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題，不能包含一切特殊問題。2規(guī)范只規(guī)定成熟被公認(rèn)的經(jīng)驗(yàn)，爭(zhēng)議尚無定論的問題先放一放，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。標(biāo)準(zhǔn)化改革國(guó)際：技術(shù)法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文過渡解決：“亂”結(jié)構(gòu)不合理，矛盾重復(fù)、“軟”約束不力、“低”水平低的問題。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)。7巖溶探測(cè)和治理案例29長(zhǎng)昆客專懷化南站

巖溶的綜合探測(cè)技術(shù)地質(zhì)和工程概況長(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?；鶐r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。填方可能巖溶塌陷。采用低樁板和橋結(jié)構(gòu)，將荷載通過鉆孔樁直接作用在完整巖體上，一柱一樁，最大樁長(zhǎng)84.0m地質(zhì)和工程概況溶洞埋深3.7～79.0m，洞高0.2～24.30m，

多無充填。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。探測(cè)方法例如：一個(gè)橋墩16根樁為一組，

縱向樁間距6.0m，橫向樁間距5.5m，4鉆孔，取芯鑒定；兼管波探測(cè)；兼地震CT激發(fā)孔和接收孔，相鄰孔間孔透。地震CT最大孔透距離24.4m，最小16.5m。發(fā)現(xiàn)孔底溶洞依然發(fā)育時(shí)加深，以最深溶洞底板下10～15m控制，確?？椎淄暾鶐r。地震波CT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。管波技術(shù)液體與固體相鄰，液體振動(dòng)在界面附近產(chǎn)生沿界面?zhèn)鞑サ慕缑娌ǎQ廣義瑞利波?？變?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)精度。

優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)鉆探：直接勘探手段；但孔徑不足一百毫米，“一孔之見”，不能查明洞隙分布和形態(tài)。地震波CT：提供大量孔間信息，全面；

但某些條件不易正確解釋。管波：范圍不大；但精度很高，彌補(bǔ)鉆孔和地震波CT不足，直徑2m對(duì)樁基很有價(jià)值。三種方法優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，達(dá)到有效查明樁基相關(guān)地段隱伏洞隙目的。對(duì)工程物探的期待本案例使我們豁然開朗，物探不僅可在勘察前期提供線索，還可在施工圖設(shè)計(jì)和施工階段發(fā)揮不可或缺作用，能發(fā)現(xiàn)樁基相關(guān)部位大于0.5m的洞隙，還能檢驗(yàn)鉆孔的真實(shí)性，做得如此精確！物探可以為工程建設(shè)做更大貢獻(xiàn)，物探可以成為勘察工作的主力軍，為工程物探的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步增強(qiáng)了信心。鬼斧神工千百態(tài)，鑿成陷阱工程栽。鉆探管波加CT，勾出洞隙免受災(zāi)。案例27唐山市體育中心

巖溶塌陷治理唐山市體育中心巖溶塌陷概況1988年6月6日，第二田徑訓(xùn)練館地面塌陷，深6.5m,面積約35m2。碎石填滿。6月15日再塌陷，兩混凝土柱陷入，房頂坍塌，同時(shí)主席臺(tái)西北角地面沉陷，2001年4月最大沉陷達(dá)47cm,面積496m2，成危險(xiǎn)建筑。1991年始，多次勘察