巖體力學(xué)與巖體工程（十一）（新版）

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁六、壩基巖體的抗滑穩(wěn)定計算實踐表明，堅硬巖基滑動破壞的形式不同于柔軟地基。前者的破壞往往受到巖體中的節(jié)理、裂隙、斷層破碎帶以及剛強結(jié)構(gòu)面的空間方位及其互相間的組合形態(tài)所控制。因為巖基中天然巖體的強度，主要取決于巖體中各剛強結(jié)構(gòu)面的分布情況及其組合形式，而不決定于個別巖石塊體的極限強度。因此，在探討巖基的強度與穩(wěn)定性時，首先應(yīng)該查明巖基中的各種結(jié)構(gòu)面與剛強夾層位置、方向、性質(zhì)以及搞清它們在滑移過程中所起的作用。巖體常常被各種類型的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面切割成不同形狀與大小的塊體（結(jié)構(gòu)體）。為了準確判斷巖基中這些結(jié)構(gòu)體的穩(wěn)定性，必須考慮結(jié)構(gòu)體周圍滑動面與結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、面積以及結(jié)構(gòu)體體積和各個邊界面上的受力情況。按照過去經(jīng)驗以及室內(nèi)模型實驗的情況來看，大壩失穩(wěn)形式主要有兩種情況：第一種情況是巖基中的巖體強度遠遠大于壩體混凝土強度，同時巖體結(jié)實殘破且無顯著的剛強結(jié)構(gòu)面，這時大壩的失穩(wěn)多半是沿壩體與巖基接觸處產(chǎn)生，這種破壞形式稱為表層滑動破壞，如圖19-96所示；第二種情況是在巖基內(nèi)部存在著節(jié)理、裂隙和剛強夾層，或者存在著其他不利于穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面，在此情況下巖基容易產(chǎn)生如圖19-97所示的深層滑動。除了上述兩種破壞形式之外，偶爾還會產(chǎn)生所謂混合滑動的破壞形式，即大壩失穩(wěn)時一部分沿著混凝土與巖基接觸面滑動，另一部分則沿巖體中某一滑動面產(chǎn)生滑動，因此，混合滑動的破壞形式實際上是介于上述兩種破壞形式之間的情況。為此，研究此巖基抗滑穩(wěn)定就成為防止巖基破壞的重要課題之一。目前評價巖基抗滑穩(wěn)定，普通仍采用安全系數(shù)主意。（一）表層滑動穩(wěn)定性計算演算表層滑動的抗滑安全系數(shù)時，可按壩體受力情況，分離求出壩體沿巖基表層的抗滑力與滑動力，然后計算兩者之比即為安全系數(shù)，得式中：V垂直作使勁之和，包括壩基水壓力（上揚壓力）；H水平力之和；Fo-摩擦系數(shù)。在水工上，摩擦系數(shù)是將濕潤巖體的平面置于斜面上而求得的，普通為0.6～0.8。上式?jīng)]有考慮壩基與巖面間的粘聚力。而且往往基礎(chǔ)與巖面的接觸面砌成臺階狀，并用砂漿與基礎(chǔ)粘結(jié)，因此基礎(chǔ)面上的抗剪強度可采用庫侖方程，這樣式(19-209)將改寫為式中C0接觸面上的粘聚力或混凝土與巖石間的粘聚力；A底面積。C0、F0般采用現(xiàn)場實驗決定。上述的安全系數(shù)分析主意只是一個粗略的分析，向來采用安全系數(shù)時往往取較大的值。近年來，考慮到壩基剪應(yīng)力的變化幅度較大，因而將上式改寫為式中，γ=（二）深層滑動穩(wěn)定性計算1．單斜滑移面傾向下游時(見圖19-98a)Fs2．單斜滑移面傾向上游時(見圖19-98b)Fs3．雙斜滑移面時（見圖19-98e）在這種情況下，計算抗滑穩(wěn)定時將雙斜滑移面所構(gòu)成的楔體△ABC劃分為兩個楔體，即分離為△ABD和△BCD，其中，△ABD是屬于單斜滑移面向下滑移的模型。為了抵御其下滑，可用抗力R將其支撐（見圖19-98d）。△BCD則屬于滑移面傾向上游的模型，它受到△ABD楔體695向下滑移的推力R(見圖19-98e)。按照力的平衡原理可以計算出雙滑移面時的抗滑安全系數(shù)為七、巖基的加固措施建造物的地基持久埋藏于地下，在囫圇地質(zhì)歷史中，它遭遇了地殼運動的影響，使巖體存在著褶皺、破碎和折斷等現(xiàn)象，直接影響到建造物地基的選用。對于等級要求高的建造物來說，首先在選址時就應(yīng)該盡量避免構(gòu)造破碎帶、斷層、剛強夾層、節(jié)理裂隙密集帶、溶洞發(fā)育等地段，將建造物選在最良好的巖基上。但實際上，任何地區(qū)都難以找到十分完美的地質(zhì)條件，都存在著或多或少的缺陷。因此，普通的巖基都需要有一定的人工處理，方能確保建造物的安全。（一）處理過的巖基應(yīng)該達到如下的要求(1)地基的巖體應(yīng)具有均一的彈性模量和充足的抗壓強度。盡量減少建造物修建后的絕對沉降量，要注重減少地基各部位浮上的拉應(yīng)力和應(yīng)力擴散現(xiàn)象，使建造物不致遭遇傾覆、滑動和斷裂等威脅。(2)建造物的基礎(chǔ)與地基之間要保證結(jié)合緊密，有充足的抗剪強度。使建造物不致因承受水壓力、土壓力、地震作用或其他推力，沿著某些抗剪強度低的剛強結(jié)構(gòu)面滑動。如為壩基，則要求有充足的抗?jié)B能力，使庫體蓄水后不致產(chǎn)生大量滲漏，避免增高壩基揚壓力和惡化地質(zhì)條件，導(dǎo)致壩基不穩(wěn)。（二）為了達到上述的要求，普通采用如下處理主意(1)當(dāng)巖基內(nèi)有斷層、剛強帶或局部破碎帶時，則需將破碎或剛強部分，采用挖、掏、填（回填混凝土）的處理。(2)改善巖基的強度和變形，舉行固結(jié)灌漿以加強巖體的整體性，提高巖基的承載能力，達到防止或減少不勻稱沉降的目的，固結(jié)灌漿是處理巖基表層裂隙的最好主意，它可使基巖的整體彈性模量提高1～2倍，對加固巖基有顯著的作用。(3)增強基礎(chǔ)開挖深度或采用錨桿與插筋等主意以提高巖體的力學(xué)強度。(4)如若為壩基，因為蓄水后會造成壩底揚壓力和壩基滲漏。為此，在壩基上游灌漿，做一道密實的防滲帷幕，并在帷幕后加設(shè)排水L或排水廊道，使壩基的滲漏量減少，揚壓力降低，排除管涌等現(xiàn)象。帷幕灌漿普通用水泥漿或粘土漿灌注，偶爾也用熱瀝青漿灌注。(5)開挖和回填是處理巖基的最常用主意，對斷層破碎帶、剛強夾層、帶狀風(fēng)化帶等較為有效。若其位于表層，普通采用明挖、局部的用槽挖或洞挖等，必須使基礎(chǔ)位于比較殘破的堅硬巖體上，如遇破碎帶不寬的小斷層，可采用“搭橋”的主意，以跨過破碎帶。如基礎(chǔ)下有寬度在0.1—0.5m內(nèi)的裂隙時，可以用一部分鋼筋混凝土板鋪蓋，以越過裂縫，或者用混凝土塞使壓力傳至兩端。對普通張開裂隙的處理，可沿裂隙鑿成寬縫，作鍵槽回填混凝土。習(xí)題62決定巖基承載力的基本原則是。①巖基具有充足的強度，在荷載作用下，不會發(fā)生破壞②巖基只要求能夠保證巖基的穩(wěn)定即可③巖基不能產(chǎn)生過大的變形而影響上部建造物的安全與正常使用④巖基內(nèi)不能有任何裂隙A．③B．①②C．②③D．①③提醒：巖基作為建造物的基礎(chǔ)，首先應(yīng)能承受上部的所有荷載，同時還應(yīng)保證不會因為本身的變形而影響上部建造物的正常使用。答案：D63某巖基各項指標為：γ=25kN/m3，C=30kPa，φ=300，若荷載為條形荷載，寬度1m，則該巖基極限承載力理論值為。A.1550kPaB.1675kPaC.1725kPaD.1775kPa提醒：此題需要記住地基承載力的理論計算公式，qf—0.5ybN，+C-N。，其中的承載力系數(shù)分離為：N,=tan'(450+號)l,N,=5tan4詈，將相關(guān)參數(shù)代人后，按照所得數(shù)值挑選準確答案。答案：B64若巖基表層存在裂隙，為了加固巖基并提高巖基承載力，應(yīng)使用哪一種加固措施？A．開挖回填B．鋼筋混凝土板鋪蓋C．固結(jié)灌漿D．錨桿加固提醒：上述幾種主意均可用于巖基加固，但使用條件有所區(qū)別。普通對于表層破碎帶可采用常用的挖填法，或用錨桿增強結(jié)構(gòu)強度，對于表層裂隙，固結(jié)灌漿主意對提高巖基承載力效果顯然。答案：C65巖基內(nèi)應(yīng)力計算和巖基的沉降計算普通采用下面哪一種理論？A．彈性理論B．塑性理論C．彈塑性理論D．彈塑粘性理論提醒：目前巖基的應(yīng)力和變形計算依然采用傳統(tǒng)的彈性理論。答案：A66采用現(xiàn)場原位加載實驗主意決定巖基承載力特征值時，對于微風(fēng)化巖石及強風(fēng)化巖石，由實驗曲線決定的極限荷載需要除以多大的安全系數(shù)？A．2.5B．1.4C．3.0D．2.0提醒：對于本題所描述的情況，規(guī)范規(guī)定安全系數(shù)取3.0。答案：c67巖基表層存在斷層破碎帶時，采用下列何種加固措施比較好？A．灌漿加固B．錨桿加固C．水泥砂漿籠罩D．開挖回填提醒：對于這種情況，可供挑選的加固措施較多，但考慮到基礎(chǔ)的穩(wěn)定異常重要，所以最好的主意應(yīng)該是比較徹底的治理主意，開挖回填顯然滿意此原則。答案：D68著基礎(chǔ)為方形柔性基礎(chǔ)，在荷載作用下，巖基彈性變形量在基礎(chǔ)中央處的值約為邊角處的。A．0.5倍B．相同C．1.5倍D．2.0倍提醒：方形柔性基礎(chǔ)中央處和角點處的沉降計算公式分離為so答案：D69計算巖基極限承載力的公式中，承載力系數(shù)Nr，Ne，Nq，主要取決于下列哪一個指標？A．γB．CC．φD．E提醒：巖基承載力的理論計算公式中的三個承載力系數(shù)計算公式都與內(nèi)摩擦角有關(guān)。答案：C70巖基上作用的荷載倘若由條形荷載變化成方形荷載，會對極限承載力計算公式中的承載力系數(shù)取值產(chǎn)生什么影響？A．Nt顯著變化B．Ne顯著變化C．Nq顯著變化D．三者均顯著變化提醒：對于方形或圓形的承載面，巖基承載力的理論計算公式中的三個承載力系數(shù)中，惟獨N。有顯著變化，其他系數(shù)沒有變化。答案：B71用極限平衡理論計算巖基承載力時，條形荷載下均質(zhì)巖基的破壞面形式普通假定為。A．單一平面B．雙直交平面C．圓弧曲面D．螺旋曲面提醒：基腳下的巖體存在剪切破壞面，使巖基浮上楔形滑體。剪切面可為弧面和直平面，而在巖體中，大多數(shù)為近平直面形。因而在計算極限承載力時，皆直剪切面的楔體舉行穩(wěn)定分析。答案：B72計算