2019巖土工程師基礎(chǔ)知識點：巖基淺基礎(chǔ)的承載力計算

相關(guān)推薦：2019巖土工程師基礎(chǔ)知識點匯總

巖基淺基礎(chǔ)的承載力計算

巖基應(yīng)力即使在彈性應(yīng)力范圍內(nèi)，也能使巖基發(fā)生一定量的變形。實際工程中，巖基的變形不僅由彈性變形組成，而且由巖石本身的塑性變形或節(jié)理裂隙的張開和閉合，甚至沿節(jié)理裂隙發(fā)生剪切破壞而引起較大的剪切滑移組成。因此，這些不同的組合導(dǎo)致建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)不同程度的沉降。為此，巖基的承載能力是巖基工程最需要的參數(shù)。

(一)巖基的允許承載力計算

地基巖體的允許壓力取決于巖基的變形和穩(wěn)定(極限平衡)以及與基礎(chǔ)混凝土的允許應(yīng)力所相對應(yīng)的巖體表面上的最大壓力。對于大的荷載或較堅硬的節(jié)理巖體，穩(wěn)定可能成為設(shè)計的控制因素。但就一般巖體來說，對基礎(chǔ)下巖體的變形的限制常常比對穩(wěn)定的控制有更高的要求。各類建(構(gòu))筑物的沉降量和差異沉降的大小都有一定的限制值，基礎(chǔ)下巖體的變形應(yīng)滿足這種限制的要求。

【例題10】下列哪些不屬于地基巖體允許壓力的取決條件()。

A. 巖基的變形

B. 巖基的穩(wěn)定(極限平衡)

C. 混凝土抗壓強度

D. 基礎(chǔ)混凝土的允許應(yīng)力所相對應(yīng)的巖體表面上的最大壓力

答案：C

確定巖基的允許承載力有兩種比較可靠的方法，一種是試驗法，目前采用比較多的是現(xiàn)場荷載試驗法。在現(xiàn)場進行巖體的靜荷載抗壓試驗是非常有實用價值的，它可以不需對巖體的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)分別進行估計，按照建(構(gòu))筑物的要求及當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)構(gòu)造條件就可直接確定允許承載力。但是，現(xiàn)場荷載試驗費用比較昂貴，且由于荷載點數(shù)量少時，因地質(zhì)環(huán)境條件的不同就不能代表整個地基有效范圍內(nèi)巖體的承載力。另一種方法是力學(xué)計算法，一般多采用基礎(chǔ)下巖體的極限平衡條件計算其承載力。但是，由于基礎(chǔ)下巖體的破壞模式的復(fù)雜性和多樣性，因而計算其承載力有較大難度，很難給出一個通用公式。

【例題11】常用的確定巖基的允許承載力的可靠方法是()。

A. 點載荷試驗法

B. 靜載荷試驗法

C. 動力觸探法

D. 室內(nèi)試驗法

答案：B

1.基礎(chǔ)下壓碎巖體的承載力

哥德曼(R.E.Goodman)對圖17-2-8中各種基腳巖體破壞模式的巖基承載力計算，確定出了一個計算原則。他認為圖17-2-8(a)發(fā)展至圖17-2-8(c)的破壞模式，在條形基礎(chǔ)下破碎巖石區(qū)[圖17-2-12(b)]內(nèi)的側(cè)向膨脹引起其任一側(cè)的巖體內(nèi)發(fā)生輻射狀裂縫?；A(chǔ)下巖體己遭到破壞后的破碎巖石強度可如圖17-2-12(a)中的破壞包絡(luò)線1所示。而破壞較少的鄰近區(qū)[圖17-2-12(b)中的B區(qū)]，其巖體強度包絡(luò)線2的強度高于破碎巖體強度包絡(luò)線1。在A區(qū)，由于巖體破裂和側(cè)向擴容，給相鄰巖體B區(qū)施壓。這時，可以認為支承基腳巖體的最大水平應(yīng)力是Pn，它可由相鄰巖體(B區(qū))的單軸抗壓強度來確定。這個應(yīng)力給出

了與基腳下破碎巖石的強度包絡(luò)線相切的莫爾應(yīng)力圖的下限。由圖17-2-12(a)可知，根據(jù)B區(qū)的強度包絡(luò)線可確定Pn的大小。進而，根據(jù)破碎巖體的強度包絡(luò)線，也就能求得承載力qf的大小。從圖17-2-12的破壞模式可認為，均質(zhì)不連續(xù)巖體的承載力不會小于基腳周圍巖體的單軸抗壓強度。而且，可以把單軸抗壓強度取為承載力的下限。若已知巖體的內(nèi)摩擦角Φ和單軸抗壓強度qu，則承載力qf可按17-2-27和17-2-28確定。

【例題12】某高層建筑基礎(chǔ)位于基巖上，已知基巖的單軸抗壓強度為30Mpa，混凝土強度滿足要求，則基礎(chǔ)下壓碎巖體的承載力的下限取值為()Mpa 。

A. 10

B. 15

C. 30

D. 60

答案:C

【例題13】已知某巖體的內(nèi)摩擦角為30°，其飽和單軸抗壓強度為30Mpa，則該巖體的壓碎承載力為()Mpa。

A. 15

B. 30

C. 60

D. 120

答案:D

2.基礎(chǔ)下剪壞巖體的承載力

在圖17-2-10、圖17-2-11和圖17-2-8(c)，(e)等圖中，基礎(chǔ)下的巖體存在剪切破壞面，使巖基出現(xiàn)楔形滑體。剪切面可為弧面和直平面，而在巖體中，大多數(shù)為近平直面形。因而在計算極限承載力時，一般采用平直剪切面的楔體進行穩(wěn)定分析。

設(shè)在半無限體上作用著b寬度的條形均布荷載qf(圖17-2-13)，為了便于計算，作如下假設(shè)：①破壞面由兩個互相直交的平面組成;②荷載qf的作用范圍很長，以致可以忽略平行于紙面的端部阻力;③在承載平面(即qf作用的平面)上不存在剪力;④對于每個楔體，可以采用平均的體積力。

我們將圖17-2-13(a)的巖基分為兩個楔體，即x楔和y楔體[圖17-2-13(b)及(c)]。在x楔體上，由于y楔體因受破壞應(yīng)力qf的作用，產(chǎn)生一水平正應(yīng)力σ1，作用于x楔體，這是x楔體的最大主應(yīng)力。σ3是由于重力而產(chǎn)生的作用在x楔體上的體積應(yīng)力，這是最小主應(yīng)力。在與該楔體最大主平面成σ或(450+Φ/2)角的破壞平面上，有應(yīng)力分量σx和τz。如果在該平面上只存在摩擦阻力，最后一項的值遠小于式中其他各項，可以將其略去。如果在承載壓力分附近的表面上還作用有一個附加壓力q，即在x楔體上作用的σ3為

【例題14】對于基礎(chǔ)以下剪壞巖體的極限承載力，可用公式qf=0.5rbNr+cNc+qNq進行求解，式中的承載力系數(shù)Nr、Nc、Nq，是關(guān)于巖體下列哪項的函數(shù)()。

A. 粘聚力

B. 內(nèi)摩擦角

C. 單軸抗壓強度

D. 裂隙發(fā)育程度

答案:B

(二)巖基淺基礎(chǔ)承載力的實際確定

巖基承載力系指在保證地基穩(wěn)定的條件下建(構(gòu))筑物的沉降量不超過容許值的地基承載能力。

一般認為，目前我國規(guī)范中，對于一般的工業(yè)民用建筑，巖石地基的承載力通常不考慮基礎(chǔ)埋置深度和基底底面尺寸，并按下式確定其承載力：

[R]=K·Rc，(17-2-37)

式中Rc—飽和狀態(tài)下巖石的單軸抗壓極限強度(kPa);

K—均質(zhì)系數(shù)

(1)對一般工業(yè)民用建筑地基K采用0.17;

(2)對重型建筑物地基，K采用0.20—0.04;

關(guān)于K值的規(guī)定問題由于巖石的小試件的抗壓強度不能反映出巖石地基狀態(tài)的強度，天然狀態(tài)下巖石地基的不均勻性和裂隙性將會大大降低巖石地基的承重能力，對愈是堅硬的巖石，這種影響愈大。再者，巖石地基的實際受力狀態(tài)不是單向的，而是三向的，同時巖石地基受力的邊界條件也很復(fù)雜，因此巖石地基實際承載力大有潛力可挖。根據(jù)目前我國有關(guān)單位研究結(jié)果，認為巖石地基采用飽和狀態(tài)下單軸受壓時的極限強度籠統(tǒng)乘以一均質(zhì)系數(shù)0.17，或0.2—0.04，不盡完全合理。各種巖石地基強度不但與巖石生成條件有關(guān)，而且與巖石性質(zhì)、節(jié)理裂隙發(fā)育程度，軟化特點和風(fēng)化程度等密切相關(guān)。鐵道部第二設(shè)計院提出均質(zhì)系數(shù)K值應(yīng)結(jié)合裂隙情況風(fēng)化帶情況而定。

1)軟質(zhì)巖層(頁巖、粘土巖、凝灰?guī)r、粗面巖、千枚巖等)800～1200kPa;

(2)中等均質(zhì)巖層(砂巖、石灰?guī)r)1200～2000kPa;

(3)堅硬巖層(片麻巖、花崗巖、密實的砂巖、致密石灰?guī)r)2000～4000kPa;

(4)特別堅硬巖層(石英巖，細?；◢弾r)4000～6000kPa。

對于基礎(chǔ)底面積很大的應(yīng)力變化不太大的巖石地基;其容許承載力可按上列數(shù)值提高25%。

關(guān)于巖石地基中的斷裂帶對地基承載力的影響，可認為：當(dāng)斷裂帶巖層破碎，且有較多的軟弱填充物(如斷層泥等)時，應(yīng)查明其地基不均勻性;必要時可利用大面積靜力荷載試驗，確定其軟硬不均勻地基的容許承載力。

(三)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB50007-2002)方法

建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB50007-2002)第5.2.6條對巖石地基承載力特征值的確定做以下規(guī)定：

巖石地基承載力設(shè)計值，可按巖基載荷試驗方法確定。對微風(fēng)化及中等風(fēng)化的巖石地基承載力設(shè)計值，也可根據(jù)飽和單軸抗壓強度按公式計算：

fa=φr·frk (17-3-38)

式中

fa—巖石地基承載力特征值(kPa)

frk—巖石飽和單軸抗壓強度標準值(kPa)，可按本規(guī)范附錄J確定;

φr—折減系數(shù)。根據(jù)巖體的完整程度以及巖體結(jié)構(gòu)面間距、產(chǎn)狀及其組合，由地區(qū)經(jīng)驗確定。無經(jīng)驗時，對完整巖體可取0.5，對于較完整巖體可取0.2~0.5，對于較破碎的巖體可取0.1~0.2。

注：1.上述折減系數(shù)值未考慮施工因素及建筑物使用后風(fēng)化作用的延續(xù)。

2.對于粘土質(zhì)巖，在確保施工期和使用期不致遭水浸泡時，也可采用天然濕度的試樣，不進行飽和處理。

【例題15】按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2002)的規(guī)定，確定巖質(zhì)地基的承載力特征值時，其值大小與下列哪一項無關(guān)()。

A. 巖石的飽和單軸抗壓強度

B. 巖體的完整程度

C. 巖體結(jié)構(gòu)面間距、產(chǎn)狀和組合

D. 建筑物使用后巖石風(fēng)化作用的延續(xù)

答案:D

環(huán)球網(wǎng)校友情提示：以上內(nèi)容是環(huán)球網(wǎng)校巖土工程師頻道為您整理的"2019巖土工程師基礎(chǔ)知識點"，更多高頻考點、模擬試題、歷年真題、備考攻略請點擊下面“免費下載”頁面進行下載學(xué)習(xí)。