第7章 地基與邊坡穩(wěn)定的工程地質(zhì)分析

1、第一節(jié)第一節(jié) 地基的壓縮和沉降地基的壓縮和沉降土的壓縮性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：縮由三部分組成：土洞形成與地面沉降土洞形成與地面沉降.WMV水和氣體從孔隙中被擠出水和氣體從孔隙中被擠出土中水及封裝氣體被壓縮土中水及封裝氣體被壓縮固體土顆粒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)。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)。造

2、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)土的壓縮試驗(yàn)及壓縮性指標(biāo)(一一)壓縮試驗(yàn)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，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)裝置如圖也可稱為固結(jié)儀。試驗(yàn)裝置如圖7-1所示。所示。Vve0Vs1H0/(1+e0)H0VveVs1H1/(1+e)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土樣在壓縮前后變形量為s

3、，整個(gè)過程中土粒體積和，整個(gè)過程中土粒體積和底面積不變。底面積不變。將將H1=H0-S帶入上式整理后得：帶入上式整理后得： 其中：其中：eHeH11100)1 (000eHsee1)1 (000wswGe 根據(jù)不同壓力根據(jù)不同壓力p作用下，測(cè)定壓縮量作用下，測(cè)定壓縮量S可得到達(dá)到穩(wěn)定可得到達(dá)到穩(wěn)定的孔隙比的孔隙比e，繪制，繪制e-p曲線，為壓縮曲線。根據(jù)計(jì)算出曲線，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，可繪制如圖的各級(jí)荷載作用下的穩(wěn)定孔隙比，可繪制如圖7-3所所示的示的e-p曲線，稱為壓縮曲線。曲線，稱為壓縮曲線。圖7-3 ep曲線(二二)壓縮性指標(biāo)壓縮性指標(biāo)1壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)

4、式中的負(fù)號(hào)表示式中的負(fù)號(hào)表示e隨著壓力隨著壓力p的增加而減小。的增加而減小。當(dāng)壓力由當(dāng)壓力由p1增加至增加至p2時(shí)，相應(yīng)的孔隙比由時(shí)，相應(yīng)的孔隙比由el減小到減小到e2，則壓縮系數(shù)近似地等于割線的斜率，即則壓縮系數(shù)近似地等于割線的斜率，即 a1-20.1MPa-1，屬低壓縮性土；，屬低壓縮性土； 0.1MPa-1a1-20.5MPa-1，屬中壓縮性土；，屬中壓縮性土； a1-20.5MPa-1，屬高壓縮性土。，屬高壓縮性土。/de dp 2121/()/()de dpeepp 2壓縮指數(shù)壓縮指數(shù) CC值愈大，土的壓縮性愈高，一般認(rèn)為：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

5、。時(shí)，為高壓縮性土。對(duì)同一個(gè)土按對(duì)同一個(gè)土按a和和CC判斷土的壓判斷土的壓縮性可能會(huì)不一致，應(yīng)以對(duì)工程縮性可能會(huì)不一致，應(yīng)以對(duì)工程最不利情況定性。最不利情況定性。2121()/(lglg)Cceepp三三 地基最終沉降量的計(jì)算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，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，就得到地基最終沉降量。然后疊加起來，就得到地基最終沉降量。（一）分層總和法（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，該方法是將地基受壓巖土

6、體分成許多較薄的分層，以無側(cè)向變形的假定，求出每一水平薄層的沉降量（以無側(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，作為地基最終沉降量（最后總和起來，作為地基最終沉降量（S），即），即 任一層的沉降量（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，）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。按下式汁算。 上式可根據(jù)公式：上式可根據(jù)公式：變換得到。變換得到。式中：式中：a為第為第i層的壓縮系數(shù)，層的壓縮系數(shù)，e1i為第為第i層的初始孔隙比；層的初始孔隙比；pi為第為第i層的平均附層的平均附加應(yīng)力，加應(yīng)力，Pa，hi為第為第i層的厚度。

7、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，如圖處，如圖95所示。當(dāng)下部土層為高壓縮性土?xí)r，可加深至所示。當(dāng)下部土層為高壓縮性土?xí)r，可加深至z=0.1 sz 處。處。niiSS1niiSS1iisiiiiihpEhpeaS1112121/()/()de dpeepp )1 (000eHsee第二節(jié)第二節(jié) 地基極限承載力地基極限承載力一、地基變形的三個(gè)階段一、地基變形的三個(gè)階段 靜荷載試驗(yàn)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。曲線顯示，地基的變形一般存在三個(gè)階段。(1)線性

8、變形階段。線性變形階段。oa部分部分(2)彈塑性變形階段。彈塑性變形階段。ab部分部分(3)破壞階段。破壞階段。bc階段。階段。圖圖7-5 地基荷載的地基荷載的p-s曲線曲線三個(gè)階段中有兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)三個(gè)階段中有兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)a和和b。a點(diǎn)為臨塑荷載，以點(diǎn)為臨塑荷載，以pcr表示表示b點(diǎn)為極限荷載，以點(diǎn)為極限荷載，以pu表示表示圖7-5 地基荷載的p-s曲線二、地基的極限承載力二、地基的極限承載力將地基極限承載力將地基極限承載力pu除以安全系數(shù)除以安全系數(shù)K，即為地基承載，即為地基承載力的設(shè)計(jì)值力的設(shè)計(jì)值f，即，即 (一一)地基的破壞模式地基的破壞模式根據(jù)地基剪切破壞的特征，可將地基破壞分為根據(jù)地基剪

9、切破壞的特征，可將地基破壞分為(a)整體剪切破壞整體剪切破壞(b)局部剪切破壞局部剪切破壞(c)沖剪破壞沖剪破壞/ufpK第四節(jié)第四節(jié) 邊坡變形破壞的類型與特征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。邊坡：地殼表部一切具有側(cè)向臨空面的地質(zhì)體。根據(jù)其形成原因包括根據(jù)其形成原因包括自然邊坡自然邊坡 人工邊坡人工邊坡 邊坡具有坡體、坡高、坡角邊坡具有坡體、坡高、坡角坡肩、坡面、坡腳、坡頂面坡肩、坡面、坡腳、坡頂面坡底面等各項(xiàng)要素。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：常見邊坡的工程地質(zhì)分類

10、方法有以下幾種： (1)按形成原因可劃分為：按形成原因可劃分為：自然邊坡自然邊坡 工程邊坡工程邊坡(2)按邊坡巖體的物質(zhì)組成可劃分為：按邊坡巖體的物質(zhì)組成可劃分為：土質(zhì)邊坡土質(zhì)邊坡 巖質(zhì)邊坡巖質(zhì)邊坡 混合質(zhì)邊坡混合質(zhì)邊坡 (3)按邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)可劃分為：按邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)可劃分為：均質(zhì)巖體邊坡均質(zhì)巖體邊坡 層狀巖體邊坡層狀巖體邊坡 碎裂巖體邊坡碎裂巖體邊坡二、邊坡變形破壞的危害二、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。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。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。邊坡破壞

11、，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。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)特征五、滑坡的工程地質(zhì)特征 （一）滑坡要素（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成(圖圖7-25)：（二）滑坡分類第五節(jié)第五節(jié) 影響邊坡穩(wěn)定性的因素影響邊坡穩(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)構(gòu)成巖體的巖石性質(zhì) 2巖體的

12、結(jié)構(gòu)特征巖體的結(jié)構(gòu)特征 3風(fēng)化作用活躍的程度風(fēng)化作用活躍的程度 4地下水的作用地下水的作用二、邊坡變形破壞的觸發(fā)因素二、邊坡變形破壞的觸發(fā)因素 1地震地震 2特大暴雨和異常洪水特大暴雨和異常洪水 3人為因素人為因素 (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?cè)谶吰律喜啃藿üこ?，一般增加了變形體的荷載，也增加了變形體的滑動(dòng)力。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。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，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)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)定邊坡的防治原則一、不穩(wěn)定邊坡的防治原則貫策以防為主的原則。貫策以防為主的原則。做好以下工作：做好以下工作：1加強(qiáng)觀測(cè)，及時(shí)預(yù)報(bào)加強(qiáng)觀測(cè)，及時(shí)預(yù)報(bào)2合理施工，避免惡化合理施工，避免惡化3一次根除，消除隱患一次根除，消除隱患二、防治邊坡變形破壞的工程措施二、防治邊坡變形破壞的工程措施(三個(gè)方面三個(gè)方面)排除不利外因，如地面水滲入等；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；改善力學(xué)條