地基岩体稳定性工程地质研究
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• 一种是滑动的速度源自文库对比较缓慢，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，坍滑所涉及的地基 的范围可以很大，例如美国一个高仅9m的土堤， 在不到一分钟的时间内300m长的堤顶下陷了4． 5m，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。
地基岩体稳定性工程地质研究
第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
主要内容: 一、基本概念及研究意义 二、地基岩体内的应力分布特征 三、地基岩体的变形与破坏 四、坝基(肩)岩体稳定性的工程地质评价 五、改善坝基稳定性的措施
地基岩体稳定性工程地质研究
第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
• 一、基本概念及研究意义 • 直接承受上部建筑物荷载作用的那部分土体或岩体称为
地基岩体稳定性工程地质研究
第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
– (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 。如安徽梅山水库大坝的事故就是这样造成的。
– (6)坝下游岩体被冲刷(溢流冲刷)掏空，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。由地震直 接导致的大坝彻底破坏的事例不多，如1925年美国 米费里德坝。水库诱发地震使大坝受损如印度的科因 纳坝、希腊的科列马斯塔坝和我国的新丰江坝等。
地基岩体稳定性工程地质研究
第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
– 由弹性理论可分别得坝 基在垂向（a）和水平 （b）荷载作用下内部 水平附加应力分布以及 合成后的水平附加应力 分布（c）。
– 可以看出，在坝上游面 附近的坝基上部，存在 一个水平拉应力分布区 ，该水平拉应力区的存 在对坝基的变形、破坏 发展有很大的影响。
拉应力
（a） （b） （c）
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第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
• 三、坝基岩体的变形与破坏 • （一）松软土地基的变形与破坏 • 1．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。
地基。
• 根据承载的特点，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 基就属于这种类型； – (2)承受斜向荷载(同时承受垂直荷载与水平荷载) 的 地基，各类挡水建筑物如闸、坝等的地基属此类。
• 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。
第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
• （二）斜向荷载作用下地基内应力分布 – 各类挡水建筑物的地基。为垂向与水平方向荷载的合成。 – 坝基所受垂向荷载呈三角形分布（a），在上游坝踵处垂直荷载为0 ，然后线性增大，至下游坝趾处达到最大。这是坝踵与库水推力所 造成的力偶共同作用的结果。 – 坝基所受的水平荷载，是库水推力作用在坝体上，然后通过坝底面 摩擦力而传至坝基，也呈三角形分布（b）。
– (2)由于坝基(肩)的抗滑稳定性较低，运行期间又遭到进一步恶 化所造成的滑动破坏。
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第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
– (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 ，使坝基被掏空而造成的破坏。
第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
– 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)]，而且地基土的 滑动面都是通过这一软 黏土层的中部；
– 第二类坍滑通常发生在 地基土层中发育有软黏 土，且其中部夹有砂或 粉砂之类的薄层或透镜 体[如图lI一14(b)]，滑 动面就通过这种部位。
– （1）分割岩体的软弱结构面如层面、节理等，由于抗剪强度低， 限制着应力向两侧传递、扩展，致使附加应力在所限岩体内集中。
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第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
– （2）层状结构地基岩体内应力分布与软弱结构面的产状关系密 切： • 软弱结构面直立时，应力集中程度最高，影响深度最大(a)； • 倾斜时，产生两个高值最大主应力方向(b)：一个顺着结构 面方向（应力集中程度较高），另一个垂直结构面方向（应 力集中程度次之）； • 近水平时，应力集中程度相对较低(c)。
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第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
• 二、地基岩体内的应力分布特征 • （一）垂直荷载作用下地基内应力分布
– 地基内应力分布取决于荷载特点及地基岩体的结构特征。 • 1．均质地基内应力等值线是以基础底边为弦的圆弧（a）。 • 2．层状地基内应力分布具有明显的各向异性（b、c）：
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第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
• 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％一40%。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。如美国的奥斯汀坝，坝基为岩溶化石灰岩，裂隙发育并 有断层，建成后就产生裂缝，8年后倒塌。原因是强度因渗流 而进一步降低，在坝的压力和溢出水流的冲刷下坝基破坏。
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• 3．碎裂地基内应力分布与基础刚度、块体间缝隙的充填 胶结情况、块体堆砌的紧密程度以及受力状况等密切相 关。应力分布的主要特点是： – （1）块体间不充填、地基不预压、基础柔性大时， 基础中心线上产生极高的应力集中，在地基上部较大 范围内可出现垂直应力大于表面荷载强度的情况。
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– （2）基础刚度加强时， 可使应力集中线移至基础 两侧近边缘处，垂直应力 等值线转变为驼峰型。
– （3）块体间隙的充填胶 结时，地基内应力集中程 度将降低，使地基范围内 不出现垂直应力高于表面 荷载强度的区域。
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• 另一种类型是坍滑的速度很快，坍滑所涉及的地基 的范围可以很大，例如美国一个高仅9m的土堤， 在不到一分钟的时间内300m长的堤顶下陷了4． 5m，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。
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第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
主要内容: 一、基本概念及研究意义 二、地基岩体内的应力分布特征 三、地基岩体的变形与破坏 四、坝基(肩)岩体稳定性的工程地质评价 五、改善坝基稳定性的措施
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• 一、基本概念及研究意义 • 直接承受上部建筑物荷载作用的那部分土体或岩体称为
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– (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 。如安徽梅山水库大坝的事故就是这样造成的。
– (6)坝下游岩体被冲刷(溢流冲刷)掏空，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。由地震直 接导致的大坝彻底破坏的事例不多，如1925年美国 米费里德坝。水库诱发地震使大坝受损如印度的科因 纳坝、希腊的科列马斯塔坝和我国的新丰江坝等。
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– 由弹性理论可分别得坝 基在垂向（a）和水平 （b）荷载作用下内部 水平附加应力分布以及 合成后的水平附加应力 分布（c）。
– 可以看出，在坝上游面 附近的坝基上部，存在 一个水平拉应力分布区 ，该水平拉应力区的存 在对坝基的变形、破坏 发展有很大的影响。
拉应力
（a） （b） （c）
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• 三、坝基岩体的变形与破坏 • （一）松软土地基的变形与破坏 • 1．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。
地基。
• 根据承载的特点，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 基就属于这种类型； – (2)承受斜向荷载(同时承受垂直荷载与水平荷载) 的 地基，各类挡水建筑物如闸、坝等的地基属此类。
• 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。
第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
• （二）斜向荷载作用下地基内应力分布 – 各类挡水建筑物的地基。为垂向与水平方向荷载的合成。 – 坝基所受垂向荷载呈三角形分布（a），在上游坝踵处垂直荷载为0 ，然后线性增大，至下游坝趾处达到最大。这是坝踵与库水推力所 造成的力偶共同作用的结果。 – 坝基所受的水平荷载，是库水推力作用在坝体上，然后通过坝底面 摩擦力而传至坝基，也呈三角形分布（b）。
– (2)由于坝基(肩)的抗滑稳定性较低，运行期间又遭到进一步恶 化所造成的滑动破坏。
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第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
– (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 ，使坝基被掏空而造成的破坏。
第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
– 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)]，而且地基土的 滑动面都是通过这一软 黏土层的中部；
– 第二类坍滑通常发生在 地基土层中发育有软黏 土，且其中部夹有砂或 粉砂之类的薄层或透镜 体[如图lI一14(b)]，滑 动面就通过这种部位。
– （1）分割岩体的软弱结构面如层面、节理等，由于抗剪强度低， 限制着应力向两侧传递、扩展，致使附加应力在所限岩体内集中。
地基岩体稳定性工程地质研究
第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
– （2）层状结构地基岩体内应力分布与软弱结构面的产状关系密 切： • 软弱结构面直立时，应力集中程度最高，影响深度最大(a)； • 倾斜时，产生两个高值最大主应力方向(b)：一个顺着结构 面方向（应力集中程度较高），另一个垂直结构面方向（应 力集中程度次之）； • 近水平时，应力集中程度相对较低(c)。
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第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
• 二、地基岩体内的应力分布特征 • （一）垂直荷载作用下地基内应力分布
– 地基内应力分布取决于荷载特点及地基岩体的结构特征。 • 1．均质地基内应力等值线是以基础底边为弦的圆弧（a）。 • 2．层状地基内应力分布具有明显的各向异性（b、c）：
地基岩体稳定性工程地质研究
第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
• 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％一40%。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。如美国的奥斯汀坝，坝基为岩溶化石灰岩，裂隙发育并 有断层，建成后就产生裂缝，8年后倒塌。原因是强度因渗流 而进一步降低，在坝的压力和溢出水流的冲刷下坝基破坏。
地基岩体稳定性工程地质研究
第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
• 3．碎裂地基内应力分布与基础刚度、块体间缝隙的充填 胶结情况、块体堆砌的紧密程度以及受力状况等密切相 关。应力分布的主要特点是： – （1）块体间不充填、地基不预压、基础柔性大时， 基础中心线上产生极高的应力集中，在地基上部较大 范围内可出现垂直应力大于表面荷载强度的情况。
地基岩体稳定性工程地质研究
第五章 地基岩体稳定性的工程地质研究
– （2）基础刚度加强时， 可使应力集中线移至基础 两侧近边缘处，垂直应力 等值线转变为驼峰型。
– （3）块体间隙的充填胶 结时，地基内应力集中程 度将降低，使地基范围内 不出现垂直应力高于表面 荷载强度的区域。
地基岩体稳定性工程地质研究