巖石地基工程之一概 述及地基承載力的確定

巖石地基工程概述地基承載力的確定建筑物巖石地基巖石路基（自學(xué)）1、概述

巖石地基：是指建筑物以巖體作為持力層的地基。人們通常認(rèn)為：在大多數(shù)情況下，巖石相對(duì)于土體來說要堅(jiān)硬很多，具有很高的強(qiáng)度以抵抗建筑物的荷載。例如，完整的中等強(qiáng)度巖石的承載力就足以承受來自于摩天大樓或大型橋梁產(chǎn)生的荷載。因此，國內(nèi)外基礎(chǔ)工程的關(guān)注重點(diǎn)一般都在土質(zhì)地基上，對(duì)于巖石地基工程的研究相對(duì)來說就少得多，而且工程師們都傾向認(rèn)為巖石地基上的基礎(chǔ)不會(huì)存在沉降與失穩(wěn)的問題。但是：工程師們?cè)趯?shí)際工程中面對(duì)的巖石在大多數(shù)情況下都不是完整的巖塊，而是具有各種不良地質(zhì)結(jié)構(gòu)面，包括各種斷層、節(jié)理、裂隙及其填充物的復(fù)合體，稱之為巖體。

同時(shí)巖體還可能包含有洞穴或經(jīng)歷過不同程度的風(fēng)化作用，甚至非常破碎。所有這些缺陷都有可能使表面上看起來有足夠強(qiáng)度的巖石地基發(fā)生破壞，并導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。

巖石地基工程的兩大特征：

一：相對(duì)于土質(zhì)地基，巖石地基可以承擔(dān)大得多的外荷載；二：巖石中各種缺陷的存在可能導(dǎo)致巖體強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于完整巖塊的強(qiáng)度。巖體強(qiáng)度的變化范圍很大，從小于5MPa到大于200MPa都有。當(dāng)巖石強(qiáng)度較高時(shí)，一個(gè)基底面積很小的擴(kuò)展基礎(chǔ)就有可能滿足承載力的要求。然而，當(dāng)巖石中包含有一條強(qiáng)度很低且方位較為特殊的裂隙時(shí)，地基就有可能發(fā)生滑動(dòng)破壞，這生動(dòng)地反映了巖石地基工程的兩大特征。

為了保證建筑物或構(gòu)筑物的正常使用，巖石地基設(shè)計(jì)中需要考慮以下三個(gè)方面的內(nèi)容：(1)強(qiáng)度：基巖體需要有足夠的承載能力，以保證在上部建筑物荷載作用下不產(chǎn)生碎裂或蠕變破壞；(2)變形：在外荷載作用下，由巖石的彈性應(yīng)變和軟弱夾層的非彈性壓縮產(chǎn)生的巖石地基沉降值應(yīng)該滿足建筑物安全與正常使用的要求；(3)穩(wěn)定性：確保由交錯(cuò)結(jié)構(gòu)面形成的巖石塊體在外荷載作用下不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)破壞，這種情況通常發(fā)生在高陡巖石邊坡上的基礎(chǔ)工程中。巖石地基的利用的四種主要方法：

(1)墻下無大放腳基礎(chǔ)：若巖石地基的巖石單軸抗壓強(qiáng)度較高，且裂隙不太發(fā)育，對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)承重的建筑物，可在清除基巖表面風(fēng)化層上直接砌筑，而不必設(shè)基礎(chǔ)大放腳.

(2)預(yù)制柱直接插入巖體：以預(yù)制柱承重的建筑物，若其荷載及偏心矩均較小，且?guī)r體強(qiáng)度較高、整體性較好時(shí)，可直接在巖石地基上開鑿杯口，承插上部結(jié)構(gòu)預(yù)制柱。

(3)嵌巖樁基礎(chǔ)：當(dāng)淺層巖體的承載力不足以承擔(dān)上部建筑物荷載，或者沉降值不滿足正常使用要求時(shí)，就需要使用嵌巖樁將上部荷載直接作用到深層堅(jiān)硬巖層上。例如:在已有建筑物附近沒有空間修建擴(kuò)展基礎(chǔ)的情形時(shí)，可以考慮設(shè)置嵌巖樁，將荷載傳遞到臨近建筑物基底水平面下的堅(jiān)硬巖石上。嵌巖樁的承載力由樁側(cè)摩阻力、端部支承力和嵌固力提供。嵌巖樁可以被設(shè)計(jì)為抵抗各種不同形式的荷載，包括豎向壓力和拉力，水平荷載以及力矩.(4)錨桿基礎(chǔ)：對(duì)于承受上浮力的結(jié)構(gòu)物，當(dāng)其自身重力不足以抵抗上浮力時(shí)，需要在結(jié)構(gòu)物與巖石之間設(shè)置抗拉灌漿錨桿提供抗拔力，稱之為抗拔基礎(chǔ)。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)傳遞給基礎(chǔ)的荷載中，有較大的彎矩時(shí)，可采用錨桿基礎(chǔ)。錨桿在巖石地基的基礎(chǔ)工程中，主要承受上拔力以平衡基底可能出現(xiàn)的拉應(yīng)力。

錨桿的錨孔:利用鉆機(jī)在基巖中鉆成。孔徑Ｄ隨成孔機(jī)具及錨桿抗拔力而定。一般取3～4d(d為錨筋的直徑)，但不得小于d+50mm，以便于將砂漿或混凝上搗固密實(shí)。錨孔的間距:一般取決于基巖的情況和錨孔的直徑。對(duì)致密完整的基巖，其最小間距可取6～8D；對(duì)裂隙發(fā)育的風(fēng)化基巖，其最小間距可增大至10～12Ｄ。錨筋一般采用螺紋鋼筋，其有效長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)計(jì)算確定，并不應(yīng)小于40d，如下圖示。

錨桿基礎(chǔ)的構(gòu)造要求2巖石地基的變形和沉降

2.月1版巖蹤蝶石地縱基中得的應(yīng)曬力分螞布大多消數(shù)的掏巖石德表現(xiàn)扮出線發(fā)彈性享性質(zhì)仇，因蜓此可祝以利洲用彈性悄理論泛計(jì)算巖石努地基艦中的彈應(yīng)力受分布圖。確定崇巖石察地基稠中應(yīng)逃力分勁布的躬意義：一是鑰將地燭基中息的應(yīng)你力水圍平與妙巖體壇強(qiáng)度驅(qū)比較筑，以鉛判斷肅是否扛已經(jīng)荒發(fā)生婚破壞靜;二是燃利用腿地基鼓中的駐應(yīng)力芝水平壩計(jì)算液地基龜?shù)某晾抵雕R。1、艦均質(zhì)穴各向次同性香巖石遠(yuǎn)地基寫的應(yīng)堡力分煉布（1頃）集晝中荷膨載作拌用下對(duì)于均彈性錘半平疾面體干上作倉用有羽垂直深集中竿荷載掌的情幼形，布辛盼奈斯釋克（B臣o(jì)u被ss臥in拌es們q）符在1濃88卵5年均推導(dǎo)框出了呈任意葡一點(diǎn)絹的應(yīng)抱力表粉達(dá)式嚼，其柱坐遣標(biāo)解羽答如下敞：注意提：這陜些應(yīng)教力表煮達(dá)式堤沒有緊考慮地基乓?guī)r體塘的自葵重，即柄都為禿附加項(xiàng)應(yīng)力叢值，控如果爭(zhēng)要用報(bào)來計(jì)凡算地砍基中便的應(yīng)虜力，兄則必腫須疊纏加上恐由自先重引早起的基應(yīng)力偏值。（2毅）線塘荷載乏作用芝下當(dāng)荷攪載為東線荷用載和母在二祥維的怖情況素下，曲巖石茅地基黨中的閃任一喬點(diǎn)應(yīng)槍力為竿：（3凡）均戶布荷有載作延用通過亂對(duì)集晃中荷篩載作錄用下庭的應(yīng)貞力值面進(jìn)行積分運(yùn)算痕可以云得到紹均布座荷載節(jié)作用睜下地芽基中展的應(yīng)釋力分肺布，謎這與標(biāo)土力揀學(xué)中商的方帥法一瀉致。攔因此溝，利傍用土力窗學(xué)中閥的角樸點(diǎn)法就可面以計(jì)王算出益圓形櫻、矩售形基川礎(chǔ)均滑布荷寫載作填用下農(nóng)的豎截向附昆加應(yīng)阿力。錫（此勾略）2、甘雙層遞巖石錯(cuò)地基在雙攀層巖饅石地柿基中候，當(dāng)上層巖狹體較仰為堅(jiān)啊硬，裂而下僻臥巖愿層較秩軟弱尿時(shí)，貌上層耳巖體扔將承調(diào)擔(dān)大鑰部分賞的外拜荷載痕，同緒時(shí)其爭(zhēng)內(nèi)部氧的應(yīng)牙力水盡平也擠將遠(yuǎn)寺遠(yuǎn)高描于下問臥巖狼層。袋右圖搶表示膚雙層料巖石邊地基胡中，也隨著另上下誰層巖衛(wèi)體模狹量比級(jí)的變毅化，津其豎山向應(yīng)脅力分單布的封變化闖過程坦。從圖陸中可臂以看弦出，斯當(dāng)上愛下模及量比厘為1臟時(shí)，恢即為井均質(zhì)巖地基孟的情漁形，泄其分晌布符占合B潔ou循ss對(duì)in菠es憂q解容；當(dāng)施上下儉模量病比增僵大至埋10族0時(shí)憐，下茄臥軟鍬弱巖秀層中膜的附陰加應(yīng)艙力就乘小得塑可以缺忽略湖不計(jì)籌了，柳即外減荷載買全部株由上積部巖偽層承絮擔(dān)。3、清橫觀易各向元同性駁巖石由地基對(duì)于帶橫觀堡各向棒同性俊巖石片地基砍，由薦于層所理、銷節(jié)理篩、裂腿隙等位結(jié)構(gòu)閥面的垂存在拖，必禁須對(duì)定均質(zhì)霸各向黑同性乘巖石瘦地基短的情俯形進(jìn)些行修己正得交到其產(chǎn)應(yīng)力云分布?jí)?。右圖冷表示拋結(jié)構(gòu)仗面均炮勻分畝布的霉半平籌面巖因體有柔傾斜嶺線荷夠載R跨作用分的情巡壽形。褲對(duì)于宰均質(zhì)悄各向錫同性裹巖石啟地基碰來說煩，其酷壓應(yīng)紹力等浪值線徒，俗庫稱壓力消泡，應(yīng)綁該按駁圖中威的虛枝線圓頸分布蔬；但傻是這困不適澡用于桐存在袋結(jié)構(gòu)錄面的跟情形訓(xùn)，因衰為合福應(yīng)力用不能肥與各受個(gè)結(jié)暴構(gòu)面最成統(tǒng)植一角幣度。孕根據(jù)拒結(jié)構(gòu)困面內(nèi)濕摩擦刺角勺的榨定義半，徑砌向應(yīng)獲力咬與臂結(jié)構(gòu)球面法撇向之正間夾箏角的屠絕對(duì)鴨值必透定等娃于或奴小于嘉，因跟此壓散力泡堪不能刃超出喜與結(jié)遲構(gòu)面暑的法叨向成箭角畝的揉AA鄰線和頃BB擴(kuò)線以蝕外。由于阻壓力帽泡被蓋限制遲在比神均質(zhì)訴各向仗同性誕巖石你地基厘中更頃窄的史范圍榴之內(nèi)及，它民必定誼會(huì)延平伸得錄更深丟，這作意味烈著在然同一彼深度介上的柄應(yīng)力葬水平策肯定高于各向圣同性華巖石芝的情趙況。隨著蚊線荷召載的疫方向乏與結(jié)臥構(gòu)面針的方撒位變嘆化，猴一部碑分荷司載也迅能擴(kuò)糞散到廣平行以于結(jié)黎構(gòu)面坊的方刷向上熔去，膛對(duì)于疤圖中劍所示你情形制，平行廢于結(jié)靈構(gòu)面犯的任騙何應(yīng)竹力增犧量都竹將是磨拉應(yīng)盯力。注意血：由淹于對(duì)叫層間酒發(fā)生植破壞裹的情爆形還禾是使倍用彈貌性的演Bo救us諒si被ne凈sq臣解，出因此圖中奔的修筋正壓珍力泡犬形狀主是近屬似的。等效伙橫觀耍各向駛同性祝介質(zhì)為了燦更好霸地研膚究結(jié)猜構(gòu)面粥對(duì)巖乒石地嶄基中長(zhǎng)應(yīng)力槽分布購的影販響，圖Br閣ay推提出工“等姜效橫處觀各艱向同膛性介紅質(zhì)”撒的概碌念進(jìn)藍(lán)行分朵析，拳即研像究考啄慮存絮在一敞組結(jié)重構(gòu)面托的橫帝觀各惑向同板性巖跟石地牽基。乏如右傲圖所旗示，態(tài)將傾肌斜線芝荷載陶分解及到平拖行和命垂直昆于結(jié)由構(gòu)面祥的兩鐮個(gè)方遺向，溜兩個(gè)桃分量劇分別社為X定和Y貞，此抄時(shí)巖兄體中蹤蝶的應(yīng)甚力還禁是呈噸輻射柳狀分園布的窗，即恥，徑興向應(yīng)鑄力為式中臥，h和g為描真述巖閃體橫次觀各沖向同皺性性囑質(zhì)的酒無因主次量泉，分迷別按棗下式喉計(jì)算擴(kuò)：式中籠：碗—江巖石更的彈唱性模尺量和俘泊松斷比；S障—結(jié)桃構(gòu)面狗間距偏；—結(jié)界構(gòu)面坊的法掙向和穩(wěn)切向籌剛度猛；—徑閣向應(yīng)取力與從結(jié)構(gòu)預(yù)面之給間的傲夾角閘。利用筍上述片方法齊可以材計(jì)算粱結(jié)構(gòu)卵面呈蒙任意霜角度右時(shí)巖股石地瘡基中醉的應(yīng)腥力分鬧布。2.樣2倆巖共石地像基的培沉降根據(jù)完整坑巖石互和結(jié)末構(gòu)面薪的性秧質(zhì)，可懼以將霞巖石支地基叨的沉理降分只為以產(chǎn)下三渴種類而型：(1剖)由巖副石本懶身的搶變形吉、結(jié)援構(gòu)面羽的閉化合與陣變形膊以及存少數(shù)榴粘土錢夾層寫的壓挺縮三者個(gè)部邀分組席合形錢成的精地基開沉降紹。當(dāng)?shù)馗痘鶐r抵體比鈔較完賽整、飽堅(jiān)硬過，且勸含有詞的粘配土夾廁層較負(fù)薄時(shí)廈（小瞇于幾煩個(gè)毫待米）釋，則依可以災(zāi)認(rèn)為泛其沉虜降是秩彈性乎的，吊也就說是說迎可以底利用婦彈性矛理論姓計(jì)算凈地基降沉降糖值。燈這種絕方法耍的適赤用范簽圍包秧括均甚質(zhì)、俊各向?qū)躁噹r石績(jī)地基糞，成體層巖都石地逃基和仙橫觀單各向羊同性槍巖石裳地基散。(2傍)由于顯巖石移塊體員沿結(jié)糟構(gòu)面牌剪切飾滑動(dòng)擾產(chǎn)生障的地斥基沉騎降。絕大籃多數(shù)轟這種窯情況馬發(fā)生輛在基挎礎(chǔ)位侮于巖帥石邊宿坡頂愈部時(shí)軍，且賴邊坡秀巖體謎中存接在潛棒在滑餡動(dòng)的貪塊體溪。(3餡)與時(shí)鄙間有望關(guān)的搭地基至沉降昏。這種資沉降拌主要遍發(fā)生翻在軟蓮弱巖盈石地床基和你脆性譜巖石曉地基新中，置當(dāng)?shù)亓Щ鶐r告體中肯包含薦有一輕定厚乞度的叔粘土牌夾層半時(shí)，冷也會(huì)擔(dān)有此俘類沉環(huán)降發(fā)類生。1、參彈性埋巖石遭地基包括柄均質(zhì)惹、各口向同糾性巖疲石地師基、漠成層緣瑞巖石跪地基砍和橫適觀各貫向同寸性巖廊石地冊(cè)基（1開）均炸質(zhì)、偷各向仍同性卷巖石殃地基在被斤假定陰為均沈質(zhì)、爬各向暖同性杜的巖嫁石地稅基中蠻，其礙地基科沉降都值可搖以通燃過簡(jiǎn)疲單地池利用禁彈性飲理論厲計(jì)算杠得到襲。對(duì)能于圓院形和托矩形贏基礎(chǔ)冰，均業(yè)布荷眨載作眨用下暢地基權(quán)的沉碗降值熊可以頑通過衡下式范計(jì)算駐：（1滴）式中電：q—均甲布的駱基底跡壓力彩；B—基謊礎(chǔ)尺蔬寸參咳數(shù)，鎮(zhèn)圓形盒基礎(chǔ)屢為其淡直徑具，矩陶形基蕉礎(chǔ)為華其寬產(chǎn)度；Cd—與艱基礎(chǔ)旱形狀艦和計(jì)扮算位足置相毛關(guān)的亦沉降扔計(jì)算駁系數(shù)坑，具擦體取雜值見暴下頁瀉表；E、微—地蜘基巖盡體的投變形蓋模量慶和泊丙松比獲?；A(chǔ)去形狀煩和計(jì)半算位餓置相嗎關(guān)的綢沉降訴計(jì)算燒系數(shù)撐Cd形狀中心點(diǎn)角點(diǎn)短邊中間點(diǎn)長(zhǎng)邊中間點(diǎn)平均值圓形1.000.640.640.640.85圓形（剛性）0.790.790.790.790.79方形1.120.560.760.760.95方形（剛性）0.990.990.990.990.99矩形：l/b1.51.360.670.890.971.1521.520.760.981.121.3031.780.881.111.351.5252.101.051.271.681.83102.531.261.492.122.251004.002.002.203.603.7010005.472.752.945.035.15100006.903.503.706.506.60（2朝）成愛層巖秒石地陵基在成預(yù)層巖捕石地默基中號(hào)，當(dāng)騰上層告巖石都的厚驚度較開小時(shí)柿，同暢樣可腿以利青用上吸述的停彈性佛方法鐮計(jì)算慰地基營沉降困值。幾種啞典型紡的成寄層巖孔石地棋基的伙沉降蔑計(jì)算盜方法催：第一針種情抵形：即上殺層地點(diǎn)基巖括體為屑可壓架縮性射巖層儲(chǔ)，且鑄下臥傷有剛捉性巖嫂層的滲情形鵝。這薪種情緒形的棄沉降初計(jì)算什相當(dāng)艷于是榜可壓融縮范展圍有族限的胡均質(zhì)腦、各朗向同學(xué)性巖飾石地泰基的喪沉降巧計(jì)算怎，即甘同樣掀地可使以利帖用式花（1銷）來扣進(jìn)行著計(jì)算鹿，只洗是需弊要對(duì)婆沉降咽計(jì)算棋系數(shù)挺Cd些進(jìn)行康適當(dāng)大修正匆。在副實(shí)際弓計(jì)算宇過程片中采便取的豬方法辮是利幣用系腥數(shù)C運(yùn)d’駕來替呈換C循d，勝其具呼體取域值見芝下頁鴨表。閘表中戶給出卸了各釀種基脾礎(chǔ)形闖狀下?lián)系挠?jì)惜算系糠數(shù)值餐，計(jì)隙算所志得值擊為基浸礎(chǔ)中絡(luò)心點(diǎn)里下的牧沉降胃值。需要殿指出或的是染，表過中的遞值是筆在假挪定上石下巖沒層之慣間剪哪應(yīng)力悼為零鬼且無兔相對(duì)斷位移逐的前日提下溪得到以的?；A(chǔ)戒形狀湯和計(jì)裙算位絡(luò)置相嘴關(guān)的津沉降五計(jì)算構(gòu)系數(shù)虎Cd利’H/B圓形直徑B矩形L/B=1L/B=1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