動(dòng)力工程地質(zhì)-專題一.ppt

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動(dòng)力工程地質(zhì) 專題一建筑場地和地基的工程地質(zhì)問題 本專題內(nèi)容 山區(qū)建筑場地和地基的基本特點(diǎn)山區(qū)建筑場地和地基選擇巖石地基的工程地質(zhì)特性巖石地基的利用與處理山區(qū)不均勻地基及其處理 第一節(jié)山區(qū)建筑場地和地基的基本特點(diǎn) 一 在建筑地基方面1 地區(qū)高差懸殊挖填方問題邊坡問題2 基巖起伏變化較大地基不均勻問題3 土層復(fù)雜土性差異4 局部軟弱土層 二 在場地的穩(wěn)定方面山區(qū)的建筑場地的穩(wěn)定性往往受到山區(qū)特有的對工程有很大危害的不良地質(zhì)現(xiàn)象的影響 在山區(qū)不良地質(zhì)現(xiàn)象可以分為二種類型 一 物理地質(zhì)現(xiàn)象是指對建筑物有影響的自然地質(zhì)作用及現(xiàn)象 這些現(xiàn)象包括有 巖石風(fēng)化 流水沖刷 泥石流山崩 滑坡 巖溶 潛蝕和土洞以及地震等 二 工程地質(zhì)現(xiàn)象在山區(qū)的建設(shè)中 由于建 構(gòu) 筑物的興建 會(huì)改變當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件 引起新的地質(zhì)作用 這種由于人類工程活動(dòng)而引起的對建 構(gòu) 筑物有影響的地質(zhì)作用及現(xiàn)象 稱為工程地質(zhì)現(xiàn)象 不良地質(zhì)現(xiàn)象分類 I 與風(fēng)化營力作用有關(guān)現(xiàn)象巖石風(fēng)化II 與地表水 海 朔 河 溝渠的水 活動(dòng)有關(guān)的現(xiàn)象邊岸沖刷和壩落斜坡沖蝕 泥石流III 與地表水和地下水活動(dòng)有關(guān)的現(xiàn)象沉降 濕陷 巖溶IV 與斜坡上地下水 地表水和重力活動(dòng)有關(guān)的現(xiàn)象滑坡 崩場 巖堆V 與地下水活動(dòng)有關(guān)的現(xiàn)象凍結(jié) 凍脹 多年凍結(jié)及其現(xiàn)象VI 與地球內(nèi)力有關(guān)的現(xiàn)象地震VII 與人類工程活動(dòng)有關(guān)的現(xiàn)象沉陷 壓縮 膨脹 進(jìn)行地下工程時(shí)地表地下的變形 人工邊坡變形等 第二節(jié)山區(qū)建筑場地和地基選擇 一 在選擇建筑場地方面在山區(qū)選擇建筑場地的工程地質(zhì)勘測時(shí) 應(yīng)對場地的適宜性和穩(wěn)定性作出評價(jià) 在山區(qū)選擇建筑場地的要求 在工程地質(zhì)方面是 1 建筑場地內(nèi)有無不良地質(zhì)現(xiàn)象 這些現(xiàn)象對建筑場地穩(wěn)定性的影響嚴(yán)重性如何 2 地基條件是否良好 是否有特殊土類 其承載力和沉降條件能否滿足建 構(gòu) 筑物的要求 3 是否屬于強(qiáng)震區(qū)或發(fā)震斷裂帶 4 地表水和地下水對場地使用 建 構(gòu) 筑物地基和基礎(chǔ)是否有不良影響 5 地下是否有未開采的有價(jià)值的礦藏或即將修建的水庫淹沒范圍 二 在選擇地基方面在選擇建 構(gòu) 筑物的地基時(shí) 對建 構(gòu) 筑物必須滿足下列要求 1 地基土的容許承載力必須比建 構(gòu) 筑物要求的要大 以保證 構(gòu) 筑物的安全 2 地基最大沉降和差異沉降都必須比建 構(gòu) 筑物要求的要小 以保證建 構(gòu) 筑物不致因基礎(chǔ)位移而損壞 3 地基中的不良地質(zhì)現(xiàn)象應(yīng)該對建 構(gòu) 筑物影響小 并易于處理的 以保證建 構(gòu) 筑物的穩(wěn)定和正常使用 4 必須評價(jià)建 構(gòu) 筑物在施工過程中產(chǎn)生的工程地質(zhì)現(xiàn)象 以及這些現(xiàn)象對鄰近建 構(gòu) 筑物的影響 并要有措施來處理的可能 第三節(jié)巖石地基的工程地質(zhì)特性 一 巖石地基的一般概念1 巖石與巖體巖石是指礦物的集合體 其礦物顆粒間有牢固的聯(lián)結(jié) 呈整體或具有節(jié)理裂隙的自然塊體 巖體是指工程影響范圍內(nèi)的地質(zhì)體 是結(jié)構(gòu)面與結(jié)構(gòu)體 巖塊 的組合 2 軟巖與硬巖硬質(zhì)巖石 巖石的飽和單軸極限抗壓強(qiáng)度大于或等于30MPa軟質(zhì)巖石 巖石的飽和單軸極限抗壓強(qiáng)度小于30MPa 對于工程地質(zhì)來說 應(yīng)該著重研究巖體的基本性質(zhì) 但是 研究巖塊的基本物理力學(xué)性質(zhì)是研究巖體的基礎(chǔ) 同時(shí) 由于在目前條件下 一般采取試件大小有限 所以 我們?nèi)砸匝芯繋r塊的物理力學(xué)性質(zhì)為主 但是巖塊的物理力學(xué)性質(zhì)只能反映局部巖體的性質(zhì) 所以有時(shí)還需通過現(xiàn)場巖體試驗(yàn)來加以彌補(bǔ) 二 巖石地基的承載力和穩(wěn)定性 一 巖石風(fēng)化對地基的影響由于建筑物地基絕大多數(shù)都是設(shè)置在近地表的數(shù)米到數(shù)十米間 因此巖石不可能不遇到風(fēng)化問題 而且可以說 大多數(shù)的巖石地基都建筑在風(fēng)化巖石上 因而在評價(jià)建筑物地基中對巖石風(fēng)化應(yīng)給于足夠的重視 二 節(jié)理及斷層帶對巖石地基的影響巖石受構(gòu)造應(yīng)力作用而發(fā)生了破裂變形 由于應(yīng)力的類型 大小 作用的時(shí)間長短及巖石性質(zhì)的不同 致使斷層帶中的物質(zhì)組成與圍巖有顯著的區(qū)別 三 巖石地基承載力的確定地基承載力系指在保證地基穩(wěn)定的條件下建 構(gòu) 物的沉降量不超過容許值的地基承載能力 一般認(rèn)為 巖石地基的承載力與基礎(chǔ)埋置深度和底面尺寸無關(guān) 確定方法 1 現(xiàn)場載荷試驗(yàn) 2 規(guī)范GB50007 2002規(guī)定 對于完整 較完整和較破碎的巖石地基承載力特征值 可根據(jù)室內(nèi)飽和單軸抗壓強(qiáng)度確定 fa r frk式中 fa 巖石地基承載力特征值 kPa frk 巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 kPa r 折減系數(shù) 根據(jù)巖體完整程度以及結(jié)構(gòu)面的間距 寬度 產(chǎn)狀和組合 由地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定 無經(jīng)驗(yàn)時(shí) 對于完整巖石可取0 5 對較完整巖體取0 2 0 5 對較破碎巖體可取0 1 0 2 第四節(jié)巖石地基的利用與處理 一 根據(jù)建筑的要求 清除基巖表面不同程度的風(fēng)化層 將基礎(chǔ)直接砌置在基巖上 二 當(dāng)基礎(chǔ)出現(xiàn)拉力時(shí) 采用巖石錨樁基礎(chǔ) 巖石的力學(xué)性能 抗壓強(qiáng)度很大 但抗拉強(qiáng)度很小 那么 在利用巖石作為地基時(shí) 我們要充分利用巖石的特有性能 抗壓強(qiáng)度 三 地基的軟弱帶處理山區(qū)巖石地基中 經(jīng)常會(huì)遇到斷層或局部破碎帶 在這些軟弱帶應(yīng)于處理 以達(dá)到地基承受荷載時(shí)不致產(chǎn)生過大的集中應(yīng)力和過多的不均勻沉陷 同時(shí)防止地基巖石軟弱帶剪力發(fā)生破壞 軟弱帶處理常用兩種方法 l 開挖清除軟弱帶2 巖體加固 固結(jié)灌漿 錨固 第五節(jié)山區(qū)不均勻地基及其處理 一 不均勻地基的鑒別1 地基土巖性多變 構(gòu)造復(fù)雜 層位不定 地層成因 沉積年代和沉積物性質(zhì)顯著不同 2 地基土具層狀構(gòu)造 其層面起伏大或傾斜坡度大于10 堅(jiān)硬下臥層或軟弱下臥層離基底較近 一般為 2 0B B為基礎(chǔ)寬度 或在主要持力層中有軟 硬夾層或包裹體 3 地基土的承載力 及 變化范圍大或其值過低 在下列情況下 可作為不均勻地基處理 當(dāng)300 R 小 500Kpa 1 5 當(dāng)200 R 小 300Kpa 1 4 當(dāng)130 R 小 200Kpa 1 3 當(dāng)持力層 R 均 13Kpa 一般不均勻地基 4 地基土的壓縮性變化較大或具有高壓縮性 在下列情況下 可作為不均勻地基處理 當(dāng)20MPa E小 15MPa E大 E小 1 8 當(dāng)15Mpa E小 7 5Mpa E大 E小 1 3 當(dāng)持力層E0 1 0 20 5MPa 1 一般為不均勻地層 5 特殊類土 如山區(qū)軟土 脹縮土 大塊孤石及石芽地基 此外 應(yīng)考慮土的水理性質(zhì) 地下水對地基不均勻性的影響 二 不均勻地基的類型及其工程地質(zhì)特點(diǎn) 一 雙層地基1 對上軟下硬地基 應(yīng)考慮基礎(chǔ)下地基中產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象 壓縮層沉降量較均勻質(zhì)土要相對大些 這時(shí) 基礎(chǔ)宜深埋 使地基壓縮層較薄 使得地基較均勻 2 上硬下軟地基 要充分利用上面硬層對基底壓力的擴(kuò)散作用 同時(shí)需要驗(yàn)算下臥軟弱層在強(qiáng)度方面是否滿足要求 3 對雙層與單層混合構(gòu)成的地基 比較不利 這時(shí) 需詳細(xì)分析每個(gè)基礎(chǔ)下的地質(zhì)情況 考慮基礎(chǔ)可能產(chǎn)生顯著不均勻沉降的地點(diǎn) 二 多層地基 指地基受壓層內(nèi)為三層或三層以上多層構(gòu)成的地基 這種地基在山區(qū)的洪積層 沖積層內(nèi)較多 多層地基的情況比較復(fù)雜 可能出現(xiàn)多種地層組合形成 對于出現(xiàn)好 好 壞或好 壞 壞或壞 壞 好地層組合形式的三層地基 當(dāng)相鄰兩層性質(zhì)接近時(shí) 可以按前述雙層地基來考慮 對于由好 壞 好土層組成的地基 如果第一層好土較厚時(shí) 基礎(chǔ)盡量淺埋 發(fā)揮好土層應(yīng)有作用 并驗(yàn)算下臥軟弱層 如果好土層很薄 建 構(gòu) 筑物荷重較大 可考慮穿過中間軟層作樁基 對一般建 構(gòu) 筑物可采取加強(qiáng)基礎(chǔ)剛性或整體性 對壞 好 壞土層組成的三層地基 如果地基強(qiáng)度和變形不能滿足要求時(shí) 則要采取措施改善地基均勻性 所有的三層或三層以上的地基都必須進(jìn)行強(qiáng)度和變形驗(yàn)算 三 特殊土地基 是地基受壓層內(nèi)全部或主要持力層內(nèi)有特殊土?xí)r的地基 這種地基土性質(zhì)比較特殊 如很軟弱 或局部很堅(jiān)硬 或土的物理力學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定 將造成地基的不均勻性 屬于這類地基的有山區(qū)軟土 山區(qū)黃土 新近沉積粘性土 脹縮土地及山區(qū)個(gè)體巖石地基等 這些地基土各有其特點(diǎn)和成因 三 不均勻地基的處理不均勻地基的處理 在山區(qū)建筑地基中占有重要的地位 處理不均勻地基目前有下列方法 1 充分利用上覆土層 盡量采用淺埋基礎(chǔ) 山區(qū)地基常具有這樣的特點(diǎn) 地基表土層的強(qiáng)度較高 具有一定的厚度 其下才分別為軟弱層和硬土層時(shí) 應(yīng)優(yōu)先采用淺基礎(chǔ) 2 采用樁基 當(dāng)?shù)鼗軌簩訅嚎s性較高時(shí) 可采用樁基 將基礎(chǔ)支承在堅(jiān)硬土或巖層上 使建筑物的沉降差減少 以滿足設(shè)計(jì)要求 3 換土 換土有兩種 一種是以硬換軟 一種以軟換硬 其目的都是為了獲得整個(gè)建筑物的均勻沉降 4 用梁板跨越軟弱土層區(qū) 當(dāng)?shù)鼗植繛楦邏嚎s性的軟弱土層 而又難于深挖和填換好土 可用梁板跨越這部分軟弱土層