文档介绍：第十一章地基岩体稳定性的工程地质分析
基本概念及研究意义
直接承受上部建筑物荷载作用的别阴分土体或岩体称为地基。根据承栽的特点,通常可将地基分为两种类型,即:(1)承受垂直荷载的地基,一般工业民用建筑物的地基那是用于这种类型:(2)承受斜向荷载(同时承受垂直荷裁与水平荷载)的地基,各类挡水建筑物,如闹、坝等的地基恩此类。
承受垂直荷载的地基,大多都是“软基”,这类地基的变形、破坏机制和稳定性评价原理是土力学课程讨论的内容,这里不做详述,只准备根据本课程的需要指出有关问题的一般特点。
从世界上坝的破坏情况来看,原因是多种多样的。地质方面的原因造成的破坏事故约占30%一4096,其中,从具体的破坏原因和形式来看,又可详分如下类型:
(1)由于坝基的强度较低,运行期间又遭到进一步恶化所造成的破坏。
(2)由于坝基(肩)。
(3)因坝基中存在有抗剪强度低的土层而造成的土坝或堆石坝坝基和坝坡的坍滑。
(4)因坝下渗透水流将坝基岩石中的细颗粒物质带走,使坝基被构空而造成的破坏。
(5)由于坝肩岩体的稳定性较低,运行期间空隙水压力增大又使其稳定性进一步恶化所造成的坝肩滑动破坏。安徽拇山水库大坝的事故就是这样造成的(见第九窜)。
(6)坝下游岩体冲刷(溢流冲刷)构空,也可造成大坝的破坏。
(7)由地震和水库地震所造成的破坏或损害。
地基岩体内的应力分布特征(略)
坝基岩体的变形与破坏
松软土地基的变形与破坏
垂直荷载作用下松软土坝基的变形与破坏
如前所述,在土坝或堆石坝的建筑实践中常可遇到像因结水库土坝那样的坝坡坍滑问题。根据实地观察,坝坡坍滑通常有两种类型。
一种是滑动的速度相对比较缓慢,所涉及的地基滑动部分的范围相对较小。
另一种类型是坍滑的速度很快,坍洽所涉及的地基的范围可以很大,例如美国另一个高仅9m的土堤,,坍滑所涉及的地基土水平方向的范围扩展到距堤脚约45m的地方。
实地观察表明,第一类坍滑一般是发生在地基土层中存在有饱水的塑性软粘上或淤泥夹层的情况下[图11—14(a)],而且地基个的滑动面部是通过这一软钻土层的中部;第二类坍滑通常发生在地基土层中发育有软钻土,且其中部夹有砂或粉砂之类的薄层或透镜体l[如图lI一14(b)],滑动面就通过这种部位。
显然,坝坊坍滑问题取决于促使坝坡滑动的力与阻止其滑动的力之间的对比。当阻滑力大于滑动力时坝坡将是稳定的,否则就会发生滑动。
从图11-15中可以看出,作用在滑动面ab上的滑动力,等于作用在坝坡上下两端截面aa1和bb1上的土压力的差值,即:
P滑=Pa-Pb (11-12)
由土力学中得知, Pa相当于主动土压力,可根据下式求得:
(11-13)
Pb相当于被动土压力,可按下式求之:
(11-14)
式中:γ-土的容重;c、φ-坝体土石的内聚力与内摩擦角;其它符号见图11-15。
由式11-13、11-14可见,P滑的大小除与土的c、φ值有关外,主要取决于坝体的高度,通常随着坝高的增加而增大。作用在ab面上的抗滑力S为:
S=(Qx-Pw)tanφ+c • Lx 式中: Qx—作用在ab面上的坝体重量,为一变量,
随坝体加高而增大;
Pw —ab面处的超空隙水压力
c、φ—滑动面上土石的内聚力和内摩擦力;
Lx —ab段的长度,为一变量,随坝体加高、加宽而增大。
可见,抗滑力S的大小,一方面与滑动面的c、φ有关,另一方面则取代于 Qx-Pw(即有效压力)的大小。
对于前述第一类情况[图11 -14(a)],在施工过程中,随着坝体的增高软粘土层的上下边缘部分的超空隙水压力不断减小,有效压力(Qx-Pw)相应的不断增大。但是,由于高塑性软粘土的透水性很低,排水缓慢,以致粘土层中间部分在施工后期,