剪切破坏模式下岩石地基极限承载力的确定方法-免费论文
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剪切破坏模式下岩石地基极限承载力的确定方法
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昆明理工大学 博士学位论文剪切破坏模式下岩石地基极限承载力的 姓名：宋建波 申请学位级别：博士 专业：矿产普查与勘探 指导教师：秦德先于远忠
剪切破坏模式下磐石地基极限承载力的确定方法 摘 要 地基稳定性是指舛荷裁作用下地基抵抗破坏的稳定程度．它：爱到井前栽．地基、璧 础三者共同作用的影啊，包含强度稳定和变形稳定两方面的含义．由于地基失穗造成的 破坏往往是灾难性的，因此，地基稳定性是地基设计中必须考虑的一个重要嗣素，它不。&&&&仅控制着建筑物的安全?陛，而且客观影响着工程的经济性和合理性。&&&& １由于岩石在自然界甲广泛分布，具有强度高、变形小等祷点，因而岩基是建筑工程 中首选的天然地基．尽管人们早己经认识到岩体处在一定的地质环境中，受到水、温履， 应力场等多种因素昀综合影响，具有不造续、非均质、各向异性等特点、但到目前为止， 岩基承载力的确定仍末引起人们足够的重视。&&&&岩基承载力的确定方涪远不如摹于塑性力 学发展起来的土质地基极限承载力计箨理论完善．）广 本文由评价工程上确定岩基承载力的三种方睦八手，仔细分析７岩基承载力的髟”自 因素，并段双层岩謇为例说晴了岩基碍能出现的八种破环模式，串剪切破坏．冲留破坏． 劈裂破环、皱曲破坏、弯曲破坏、单轴压缩破坏、弹性破坏和沉降破坏，芳建议岩土工 作者基于详细的地质勘察资料，综合考虑各种影响因素，在判断岩摹司能产生的破坏横 础上确定岩基的极限承载力． 的篓 切破坏摸式是岩基中最常见的一种破坏模式，研究相当薄弱．作者在根据 式＼№ 羹剪趣 ｒｏｗｒｌ强度准则的适用性进行岩基分类的基础土，分析了岩基剪切破坏的过程， 并引入极限分析洁中曲极限平衡法和滑移线法来研究岩基的承载性能． （１）视不含结构面的完整岩基、舍四组以上结构面的破碎岩基和强度较溉的软弱岩 基为各向同性均质材料，认为其塑性区由Ｒａｎｋｉｎｅ被动破坏区、Ｒａｎｋｉｎｅ主动破坏区、 Ｐｒａｎｄｔｌ过渡区组成，采用极限平衡法推导Ｂｅｌｌ解和Ｈｏｃｋ―Ｂｒｏｗｎ解来计算岩基的极雕 承载力：又祝地基岩体为满足Ｈｏｅｋ―Ｂｒｏｗｎ破坪堆则的Ｍｏｈｉ’－Ｃｏｕｌｏｍｂ材料，税边坡力一 特殊的边界条件，采用滑移线珐廿算均质岩基的极限承裁力． （２）对含一组结梅面的各向异性岩基，仍视边驶为一特殊的边界条件、祝地基岩体 为满足Ｈｏｅｋ―Ｂｊ．ｏｗｎ破坏准则的Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ材料，视结均面为满足ＭｏｈｒＣｏｕＩｏｍｂ破 坏准则的Ｍｏｈｒ―ｃ６ｊＩｏｍｂ材料。&&&&由于结构面的影啕，标准的塑性区由在岩体中产生的 Ｒａｎｋｉｎｅ被葫破坏区、Ｒａｎｋｉｎｅ主萄破坏区、Ｐｒａｎｄｉ ｌ迓泼区，和ｊｆ｝结构面的破坏区组 成。&&&&并根据塑性区的彤态特征，将各向异性岩基的识坏分为均质破坏、ｌ型破坏、２型 破坏、复合破坏．滑动破ｊ下．双破坏等六种机制，并采用滑移线接计算相应机制下岩基 的极限承载力． （３Ｊ对含两、三组结构面的各向异性岩基，视结构面，边坡面切割而成的破坏楔体 为剐性体，在用块体理论判定岩基稳定性曲基础上，梅赤平投影与实体投影结合．根据 楔体的极限平衡条件确定岩基的极限承裁力． 滑移线法求解岩基的极限承载力是本文的重点，是在无重假设下，基于瞬时内犀擦 角的概念和滑移线的性质，并结合极限平衡法针对条形基础提出的．作者不仅对之进行 重力、基础形状、基础距边坡坡嫡距离修正，而且在ＮＤＰ－ＦＯＲＴＲＡＮ系统编制极限承载力 滑移线解的计算程序，还研究了岩体强度参数甄ｓ、结构面强度参数ｃ，弘结构面夹角 批边坡倾角口等岩基参数对破坏机制和极限承载力的影响。&&&& ． 为详细说明介绍的方法，作者除附计算实例外，还将有夭理沧应用于照庆国际大厦。&&&&并将极限承载力计算结果与建筑规范比较．结果表明．建筑规范的取值过于保哥。&&&&所做工作不仅验证０娶爹的正确性，而且实现了理论与实践的紧密结合，达到７为国民经济建设服务的冒时。&&&&ｙ 总之ｒ尽管地基承载力是个古老的课题，但岩基承载力的研究相当薄弱．ｆ打于±质地基承裁力计算理论相当完善，而对岩体具有的不连续性、非均质性和备向异性的簿纺认识根深蒂固，因此，岩基承载力计算理论一直是个争议的话题。&&&&本论只是目前国内岩墨承载力研究的第一部学术著作，也是对国内外目前最新成果的息±澍当然．岩基承载叼的确定万洁还需在理论上和实践宁继续研究探讨，进一步瓮鲁，在保Ⅶ经骈分理性的前提下保证地基的强度稳定．以更好地服务于工程突心７ ＼ ／从Ⅱ关键词日地基稳定性 剪切破坏模式 岩基喇挑Ｐ《面ｒａ南强度理论督仃ｅ静翻可Ｗｎ．、强度准则 极限承载力 极限平衡法滑移线法瞬时内摩擦角 Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｕｎｄｅｒ Ｓｈｅａｒ Ｆａｉｌｕｒｅ Ｍｏｄｅｌ Ｓｏｎｇ．Ｉｉａｎｂｏ Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｂｙ ＰＩ‘ｏｆｅｓｓｏｒ Ｑｉｎ Ｄｃｘｉａｎ ａｎｄ Ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ Ｙｕ Ｙｕａｎｚｈｏｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ Ｏｆ Ｌａｎｄ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｉｉｙ Ｐｌａｎｉｎｇ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，６５００９３，Ｋｕｎｍｉｎｇ） ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｂｅｃａｕｓｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆａｉｌｕｍ ｏｆｔｅｎ ｂｒｉｎｇｓ ｏｕｔ ｇｒｅａｔ ｈａｚａｒｄ，ｓＬａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ硒ｕｎｄａｔｉｏｎ ｒｅｆｅｒｓ ｔｏｈｏｗ ｔｈｅ ｆｏｎｎｄａｆｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔｓ ｆａｉｌｕｒｅ．Ｉｔｊｓ ｊｎｆｉｕｅｎｃｅｄ ｂｙ Ｊｏａｄｓ ａｎｄ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｓ ｌｈｅ ’ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄｅｃｏｎｏｍｙ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ． Ｒｏｃｋ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｗｈｉｃｈ ｅｘｉｓｔｓ ｗｉｌｄｌｙ ｉｎ ｎａｔｕｒｅ ｈａｖｅ ｌｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ‘ｉｓｆｉｃｓ ｏｆｈｉｇｈ ｓＨｅｎ≈Ｊｈ ａｎｄ ｌｏｗ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．ｓｏ ｉｌ ｉｓ ｆ’ｌｒｓｌ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｗａｔｅｒ．ｓｔｌｅｓｓｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．ｒｏｏｋ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｉｎｔｒｉｕｓｉｃ ｃｈａｔａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ ｏｌ’ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｉｅｓ．ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ ａｎｄ ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｎｓ．Ｂｕｔ ｕｐ ｔｏ ｎＯＷ，ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｈ／ｇ ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｓ ｐａｉｄ ｎｏ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ Ｏｎ ｔｉｒｅ ｈａ．ｓｉｓｏｌ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｔｅｃ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｆａｃｔｍ ｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ，ｒｉｔｅ ａｕｔｈｏｒ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｒｏｃｋ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｄｏｕｂｌｅ．１ａｖｅｒｒｏｃｋ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ．ｔｈａｔ ｉｓ ｕｎｉａｘｉａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，ｐｕｎｃｈｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ，ｂｕｃｋｌｉｎｇ，ｂｅｎｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ．ｓｈｅａｒ ｆａｉｌｕｒｅ，ｅｌａｓｔｉｃ ｆａｔｌｕｒｅ ａｎｄ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｆａｉｌｕｒｅ．Ａｎｄ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈａｔ：Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ ｓｈｏｕｌｄｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｅ ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅｆｉｒｉｎｇ ｃａｐａｅｉｔｙ ａｆｔｅｒ ｄｅｔｅｎｆｉｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｆａｆｌａｒｅ ｍｏｄｅｌｓ． Ｓｈｅａｒ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆｔｅｎ ｏｃｃｕ鹕ｉｎ ｒｏｃｋ．”ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ．Ｂｕｔ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｅｉｔｙ ｉｓ ｕｎｆｉｔ ｆｏｒ ａｌ Ｊ ｒｏｃｋ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｒｅｃｋｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ａｒｉａｌｙｚｅｓ ｔｉｍ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｈｅａｒ ｆａｉｌｕｒｅ，ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅｂｅａｒｉｎｇｅａｐａｃｉＯ．ｓｈｏｕｌｄ比ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｗｉｌｈｅｑｕｉｌｉｂ．ｄｕｍｍｅｔｈｏｄｕｎｄｃｌｊａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｍｅ乇ｂｏｄ． （１）Ｓｏｕｎｄ ｒｏｃｋ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，ｉｏｉｎｔｅｄ ｒｏｃｋ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗｅａｋ ｒｏｃｋ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ａｒｅ ｒｅｇａｒｄｅｄａｓｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｒｏｃｋ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ．Ｉｔｓ ｆａｉｌｕｒｅ ｒｅｇｉｏｎ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ Ｒａｎｋｉｎｅ ａｃｔｉｖｅ ｚｏｎｅ，Ｒａｎｋｉｎｅ ｐａｓｓｉｖｅ ｚｏｎｅ ａｎｄ Ｐｒａｎｄｔｌ ｚｏｎｅ．Ｓｏ ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｃａｎ ｂｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｗｉｔｈ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｍｅｔｈｏｄｓ－Ｂｅｔｌ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ Ｈｏａｋ．Ｂｒｏｗｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｍｅｔｈｏｄ． （２）ｌｎ ｍｏｓ’〔ｏｆ ｔｊｌｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ．ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｒｏｃｋ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ａ ｔｅａｍ ｏｆｓｔｒｕｃｔｏｒｅ ｐｌａｎｅ ｉｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｗｉｔｈ ｆａｉｌｕｒｅ ＯＣＧＵｌ、ｒｉｎｇ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｓｔｒｉｍｔｕｒｅ ｐｌａｎｅ ａｎｄ ｏｆ ｚｏｎｅｓｚｏｎｅｓ ｗｉｔｈ ｆａｉｌｕｒｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ．’Ｆｈａｔ ｉｓ．ｉｔ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ Ｒａｎｋｉｎｅ ａｃｔｉｖｅ ｚｏｎｅ．Ｒａｎｋｉｎｅｐａｓｓｉｖｅ ｚｏｎｅ．Ｐｒａｎｄｔｉ ｚｏｎｅ ａｎｄ如ｉｌｕｒｅ ＺＯｇｅ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐｌａｎｅ．｝？ａｉ｝ｕｒｅ ｏｆ ｒｏｃｋｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｃａｎ ｂｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｓｉｘ ｔｙｐｅｓ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｆｏｌ ｅｘａｎｌｐｌｅ，ｔｙｐｅ Ｉ。&&&&ｆａｔ ｒｕｒｅ，ｔｙｐｅ ２ｆａｉｌｕｒｅ．ｃｏｍｐｌｅｘ ｆａｉｌｍｅ．ｓ！ｉｄｉｎｇ ｆａｉｌｕｒｅ，ｄｏｕｂｌｅ ｆａ！ｌｕｒｅ ａｎｄ ｉｓｏ〔ｒｏｐｉｃ｛ａｌｌｕｒｅ．Ｉｌ ｉｓ ａｓｓｕｍｅｄ ｔｈａｔｌ－ｏｃｋ ｍａｓｓ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｂｅｙｓ Ｈｏｃｋ―Ｂｒｏｗｎ ｆａｉｌｕｒｅ ｃｒｉｔｅｒｉｏｒｌ，ａｎｄ ｓｈＣＳＳ ｏｎ ｓｌｒｕｃｔｌｉｒｅ ｐｌａｎｅ ｏｂｅ、，ｓＣｏｕ／ｏｍｂ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｆ＿ｉｔｅｒｉｏｕ＋’Ｆｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｃａｌｌ ｂｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｗｉｔｂｃｈａｒａｃｔｅｒｉ．ｓｔｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ａｆｔｅｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈ ｅｈｔ，ｌｉ ｔｉｒｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ （３）Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｓｔａｂｉ／ｉｔｙ ｏｆ．＊ｈｉｌｕｒｅ ｗｅｄｇｅ ｗｉｔｈ ｂ！ｏｃｋ ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｒｏｃｋ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｗｏ ｏｒ ｔｈｒｅｅ ｔｅａｍｓ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｌ；Ｉ’ｅ ｐｌａｎｅｓ ｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｍｅｔｈｏｄ． Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ６ｃｓ ｍｅｔｈｏｄ诘ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｂｙ ｏｌａｌｌａ ａｎｄ Ｓｅｒｒｏｎ ｍ｛‘１ｒｓｔ、、ｑｈ ｌｈｅ ｂｙｐｏｌｂｅｓｉｓ ｏｔ ａｎｄｗｅｉＲｈｔｌｅｓｓ ｓｔｒｉｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｊｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｊ’ｏｃｋ ｗｃｉ，２ｈｔ．ｒｏｕｎｄａｔｉｏｌｉ ｓｈａｐｅａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｔｏ ｓｌｏｐｅ，ｔｈｅ ａｔｔｔｈｏｒ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｃｏｒｌｅｃｔｓ ｔｈｅ ｃｈｉｎａｃｔｅｌ‘ｉｓｔｉｃ ｉ’ａｅｔ Ｊ，ｏｄ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｐｒｏｇｒａｍｓ ｆｉｌｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＨＹＸＪ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｉｍ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｈｅｍ ｉｎｇ ｃａｐａｃｉｌ７ ＦｌｎａＩｌｙ．ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｒｏｃｋ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｌ’Ｓ Ｉｏ ｕｈｉｎｌａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｌｌ，：ｌｆａｉｌｕｒｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗｉｔｈ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｓｔａｎｄａｒｄａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ ＡＤＩＮＡ ａｎｄ ＦＬＡＣ．Ｔｏ ｆａｃｉｌｉｔａｔｅ ａｎ ａ｜ｌｏｖｅｌ”ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ，ｍａｎｙ ｅｘａｍｐｌｅｓ ａｒｅ ｔＯＯ ｇｉｖｅｎ ｉｎ ｅａｃｈ ｏｆ ｃｈａｐｔｅｒｓ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐｒｏｊｅＣｔ ｉｎ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ．ｔｔ ｈａｓ ｇｒｅａｔｍｅａｎｉｎｇ ｔｏ Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ’Ｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ａｐｐｌｉｅｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｍ＋ｔＯ ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｍｕｄ?ｓｉｌｔ ｓｔｏｎｅ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔｊｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｋｅｅｐ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｉｔ ｊＳ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ 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知在君土土黟建堤坝、涵，ｔｑ．趣持、枰啦、高岳建筑、码岳等建筑物啊，砉土就被作为地基：”修筑堤ｊｍ、路堤ｆ，ｒ其他土ｉ适筑一，土就被用作为建筑材利。&&&&：此外．如修建：蠢珂、装道、隧洞ｊ也下ｊ一劈及地下管道对 常台迎到将岩土用作建筑物周围的介质或护层的情观“。&&&&岩土的性喷对工程建筑妁性质县有豇摇而匹走的影响，它们不仅严格控制着建筑物的安全性，而且客观影响着工程的经济舍理性和投＊、买施的可ｆｒ性。&&&&但是．．由于岩土具有非均质、各向异ｔＩ生、非线ｊ、＃性等特点，所以 尽号刎＊：岩石和土的强度和变形及其规律的科学…一岩体力学和土力学已经彤成了较系统的理论体系、但尚有许多有待研究ｆ】勺儇题领域。&&&& 地基稳定性就是岩土工程师极为关心的问题之一，它指外茸作用Ｆ地基抵抗破，Ｔ的媳疋程度，受±４外荷、基础及地基三者特性的影响。&&&&建筑物因地基引起的碱坏一般有两种可能：一种是由于基础在荷载作用下产生了较大酌沉降效应（不均匀沉降或沉降菱Ｊ 致使造筑物严重下沉，导致上部结构开裂、倾斜而失去使用价值：另一利是由于＿建筑物基础承受的荷载，！尢，超过了地基持力层所能承受荷载的能力，而使地基友生破坏，可见，地基砖疋一睦１’扫为更形问题和强度问题，其所处的板限状态卵为正常使用：捉态和取载力极ｌｑ５－：ｔ．”ｔ态。&&&&固此，在建筑物圣础设计时必须满足两个基表条件：（１ Ｊ连筑物的基础在荷载作用下可能产生的最走沉峰或沉降差应限制在建筑物所容许的范围内：【２】作用于琏筑物基础底面的压力应小于或等于地基所允许的承载力。&&&&另外．对于班￡建筑拘－乜囊而：，还应瞎满足防渗．抗冲写’雯毒 地基失稳造成的破蛔：往往是灾难性的 建筑物一旦固地基失德而失事，造成的舌果往红是惊人的。&&&& １ ９５９年，结构设计正确且施工 口“￥‘ ￡ｉ暖量精恿的法国ｍ Ｊｐａ ｓｓｏｔ大坝（高６６．５术， 矗的生岸基础在无任何前兆的情况下突然欠 ¨。&&&&』ｉ＝｝Ｉ““携，不仅造成了巨大的经济损失，而Ｉｉ造成 ’Ｈ１了垮重的人员ｆ；ｊ亡…．坝基破坏时形成的攫 、。&&&&；ｊ：ｊ 一 ”４。&&&&形体如图１一：日；示、其中『两个破坏曲为软弱 莲ｊ、。&&&&，，；滑动岩俸 ，ｏ：。&&&&夹昙和断裂面，另一平面为破坏时形成的｜ｉ 。&&&&。&&&&矗ｋ、 ：，疆一＊＊裂西。&&&&在岩基破坏的孕育直蔓破坏发生的整 ：、一， 罔卜１“ｎ¨¨ｓ。&&&&１走蚬坝丞孝佧ｊｊ＝：枣剧个过程中，地下水起了非常重要的作用．该 “＝卜２’。&&&&……“…１”７。&&&&８…２。&&&&ｏ州ｐ１。&&&&…‰“水坝基础的失事震惊了全世界；也促使岩土工程师们对地基稳定性的概念和重要性有了全新的认识。&&&& 可见，地基稳定性是地基设计中必须考虑的一小重要臼素，它不仅控制着建筑袖的安奎性，而且客观影响着工程的经济合理－陛。&&&&根据引起地基失稳的两种可能性可知，地基承鼓力也是地基稳定性分柏中一个重要的控荆固素，争理确定地基的取载能力也是１Ｆ常重娶。&&&&々。&&&& 广叉上的地基最找力是指地基抵抗破坏的能力。&&&&这里均破坏包括竖体剪切破坏、局舌‘剪切破坏、冲切破掠、单轴压缩破坏、劈裂破坏辛模式。&&&&弑父上的地．基承载力仅指地基抵抗剪切破坏的能力．，它认为外菏载的作用套引起地基岩土体中的剪应力增加 当采一点的剪应力达到抗剪强度时．这里就处于极限平衡状态：等任一点的剪应力均达到极限平衡鳗志，就形成极限平衡区或称为塑性区，直至塑性区的范围随外荷载不断增大，局部塑性区发展成为连续贯通到地表的整体滑移塑性区（面）。&&&&也就是说，秩叉的地基承载力所言的破坏模式仅为剪切破坏，若此时基础有临空自由空间，则下而一部分岩土体将沿滑移塑性区产生垫体滑动，使地基丧失稳定，造成建筑物发生严重的塌陷倾倒争宄难性的破坏。&&&& 昆明理工大学博士学位论文 …―笪二蔓．堕 在设计过程中，地基承栽力通常分为两种：一种称为地基的极』：＊承般力（“．．１、即使地监即将丧失稳定时的承裁力：另一种称为地基的窑韵承载力（“，．），它使地基稳定有足够的膏全度，并且变形控制在建筑物容许的范围内，同时满足单位面积上承受荷载的要求。&&&&地基客：｝承裁力确定的好坏，不仅控制着建筑物的安全，而且客观影响着工程的经济性和奢ｊ州哇及披术可行的实施。&&&&客许承载力取值过高，过筑物的安全将受到威肋：容许承扳力取值过低，＊会给工程带来不必要的浪赀。&&&&可见．在承载力的笪定过程中，作ｊ々Ｉ程技＃人员设计的依据、容许承载力的正确确定尤其重要 目前，采用安全系数法、分项系数法和可靠性分析法由地基的极限承载力（ｑ“，）确定容许承载力【ｑ。&&&&，）。&&&&１．１．２岩基承载力研究的重要性 （一）地基岩体的特点 天然地基按材料可分为土质地基和岩质地基。&&&&岩石是由各种不同的地质作用形成的天然固态矿物的集合体。&&&&它按矿物纽成可分为单矿岩和复矿岩；按成固可分为岩浆岩，沉积岩和变质岩。&&&&在自然界中，均质岩石很少存在。&&&&这主要是由于均质岩石处于一定的地质环境中、被各种宏观地质界面（断裂及破碎带、节理、层面、接触带、片理等）妒剖，而形成有一定结构的地质岩体，这些地质界面统称为结构面，结构面切割成的岩石块体称为岩块。&&&& 由于岩体在形成和存在的整个地质历史时期中，经受过各种复杂而不均衡的地质作『｝〕，从而促岩体的工程性质变得十分复杂。&&&&这种复杂性表现在以下方面： （１）不连续性 由于岩体中存在着各种结构面，因此，岩体总体看采是不连续的介质（犬块完整的岩石可看成连续介质）。&&&&岩体的这种不连续性使考体的强度和变形等力学性质比均屑岩俸更为复杂。&&&&布洛伊里（Ｂｒｏｉｌｉｌ…川“ｊ降二者的力学性质体现出的区ｓＪ归为以下几点 （Ｈ Ｊ岩体结构对岩体力学一『生质的彰响犬于岩石（块）－陛质的影响：（ｂ ３岩体强度是不同结合｛ｔ墨的筝±岛岩石的残余强度：（ｃ）岩体的变形取决于组成岩体各单元的活动性：（ｄ Ｊ岩休强度＾，￡『｝ｊ决。&&&&着岩体的结构特征。&&&&工程经验已经证明７这些认识在许多睛况下芝符合实际的． （２】非均质性 指岩体物理一力学性质随空间环境位置的不同而有性质的差别０１。&&&&。&&&&。&&&&ｌＥ均质性常使砉体试验结果具有较犬的离散性。&&&& （３）各向异性 指岩体的性质随岩体结构的取向而有差异的性质．，对沉积岩来说，平行于层面方向与垂直于层面方向的变形模量不同，这是岩体具有各向异性的最好证明 可见，在工程中要正视工程力与结构面方位之间的关系对岩体性质有很大影响的现实，从而采取正确的措施指导工程买践。&&&& （４）岩体存在于一定的地质环境之中，受到水、温度、应力场的综合影响。&&&& （二）岩基承载力的影响因素 岩石地基有两个显著的特点：（¨岩基的极限承载力明显高于土质地基的极限承载力：（２）由于结构面的存在，地基岩体的强度明显低于均质岩石６々强度。&&&&由于岩石具有很高的抗压强度、抗剪强度，也能承受一定的张应力的作用，固而很容易在岩石上建造建筑物，它是岩土工程师首选的天然地基。&&&&根据承受荷裁的种类和承载面的地质力学备件，岩石上建筑物的基础型式可以分为三种．即扩展基础、嵌岩桩和张胜基础， 扩展基础是直接建在承我面上、主要承担压性荷载的基础，是目前铁路桥基、嫩工太坝和一般建筑物中最常用的基础型式，具有造价投、施工程序简便等特点。&&&&只要岩拉能够提供足够的承载面，并满足对沉降的控制，扩展基础一般能够保证建筑物的稳定性和墨仝性要求另外，扩展基础也可承受水平荷载，罔此、在保证其有足够承裁力要求、沉降要求的同时、也要保证其抗滑性要求。&&&& 嵌岩桩是近年来在端承桩的基础上发展起来的一种新的桩型 它将桩体嵌八岩基内，由于桩身混凝土的弹性模量与岩石的弹性模量相近，使桩与岩体连接成一个整体，从。&&&&而便嵌岩往具有单桩承载力高、沉降小且收敛快、抗震性能好、群桩效应小等特点而在工程上广泛压用、成为岩石毖础上大型建筑物重要的基础型式。&&&&随看工程实践经验的不断积累和理论研究的不断深入，人们对嵌岩桩的承载机理有了深八、透彻的了解，认为嵌岩桩的承载力由嵌八岩石段的侧阻力和桩端阻力组成，侧阻力是岩石与桩身间抗剪强度与嵌八宕基段桩身酌侧面 昆明理工大学博士学位论文 …～……一一塑＝粤～塑一租的袭积。&&&&另外，嵌岩桩匝可承爱批平荷战和上拔力．在压性荷羲、水平荷栽和。&&&&｝：拔刀的雌用下，嵌岩桩特产生较小的位移。&&&& 张性基础实质上就是承受张性荷载的丛ｊ：ｎ主要指锚杆。&&&&锚杆的承找力罡由铀奸与学石间的粘结力和由锚杆引起的岩石雄俅的重量决定的．随着锚固技术的不断发展，张性基础己经得到了较为广泛的压用， 由于扩展基础和嵌岩桩的应用较为广泛，在本支中，作者主要针对扩展基础损咒岩基的承载性能，所提出的一些理论也适合嵌岩桩端阻力的计算。&&&& 由岩体的性质可以看出，作为地基的岩体与岩石的根社区别在于岩体中结构面的影嘀．作为地质体的岩基的承我力也是爱到诸多田孽影响和控制的．作者与严春风…”“‘认为，者基承栽力除受岩体强度女々控制外，还受到岩体结构．场地地形、基础旁侧超栽、地应力，基础与结构面间距之闭的关系等因素的影响． １岩体结构的影响 岩体结构的类型主要爱结构面的种类．规模、方位、间距、闭合度等岩体结构参数的影响。&&&&它不仅控制着岩体的强度和变形特征，而且控制着岩基破坏的形状，有时逐影－向着岩基破坏模式，若在岩基中包分多组断裂，且这些断裂形成破坏的楔体面，由于岩体强度的降德和楔体形状袁面积被断裂面控制，使岩基破环的强度和方向也由断裂币丛础底面或迫坡面切割而戍的楔彤体的强度和位移控制，宕基承裁力将明显降低。&&&&又如文献”’给出的曼彻斯特、纽约的建筑规范中，给出了根据岩石强度划分的三类岩石的承载力值、并且描迷ｒ结构面对承载能力的影响（Ｇｏｏｄｇ；ａｎ，ｌ ９８０）．结构面密度对承栽能力的影响也可从钻孔岩芯的Ｒ。&&&&Ｄ值中估计： Ｒ∞＞９ Ｏｆ， 未减少； ＲＱＤｚ５ ０―９０％减少量约为０．：ｊ～６：７； ＲＱＤ＜５０％ 减少量约为０ ２５～０．１，老有较多粘土层前在，减：●’史多．， 因此，在确定岩基承载力时，要重视岩体结构对岩基承载力的影响。&&&& ２岩石强度的影响 岩石强度也是影响岩基承载力的重要指标，现有规范所应用的由单轴抗压强度确定岩基承载力的方法正是这点的反映．更重耍的是，强度不同的岩石互成层状时，上下岩层的相对强度－决定着岩基破坏的影态，也决定着承载力的丸小。&&&& ３建筑物与岩体结构的尺寸关系 建筑物与岩石地基结构的关系主要指建筑物宽度与结构面间距的关系。&&&&一Ｂ０１ｉ〔１ ９９，１】¨’指出：建筑物与岩体结构的尺寸关系也是一个必须考谵的重要因素，二者的关系影响若＿岩基中破坏区的形状，从而显著影响着岩基的承裁力， ４场地地形的影响 ：场地地形对岩基承裁力的影响柑当明显。&&&&也比较容易理解．当基础置于边坡面上和边坡颈时，岩基承载办明显低于置于水平承载面上时岩基承载力，这是斜坡外侧岩块对基础提供的侧向抵抗力减小的缘故。&&&& ５基础旁侧缉载的影响 由荷载作用下土的剪切破坏可以看出，侧替载限制了Ｒａｎｋｉｎｅ被动破坏楔体的移动，从而使岩基承载力显著提高。&&&&这点时岩基同样适合．也可反映在具有一定埋深的基础底面以上岩俅的自重对岩基承载力的影响上。&&&& ６地应力的影响 地基岩体不是孤立的，而是处在统一的地质体中．在四圈有岩诛与之紧索杠！连。&&&&岩体的自重作用不仅产生垂直应力，而且由子泊松粒应和流变作用还会产生艰平应力，水平应力约束了岩基在水平方向的变形，从而使砉体承受嘲ｌｌ限围压的作用。&&&& 根据Ｍｕ！Ｉｅｒ和Ｐａｇｈｅｙ １ ９６５年的资料”。&&&&，围压越小．岩体强度爰结构的影响越太。&&&&当作用力与侧压力之，比小于３时，也就是当侧压力为作用力的三分之一时，岩体强度不爱结构面与作用力方向之闾关系的影响；当侧压力为作用力的五分之一时，则结构面对岩基承载力的影响甚为明显。&&&&茁这里，地基岩体所受围压盼大小与基础的埋深有着直接的是系． 另外，地基岩体是卧在地应力作用下的，地应力无处不在、无时不存，其大小和方向处 昆明理工大学博士学位论文 一一堡ｊ妻…一堕ｉＬ处不同，对岩基.
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