第七章岩质地基与边坡稳定的工程地质分析(4学时) 第一节岩质地基稳定的工程地质分析(2学时) 一、岩体变形 与边坡问题一样，地基的工程地质问愿也可分为土质地基和岩质地基两类。 早期人们认为，岩质地基对大多数土木工程类型而言都有足够的承载能力，但实 际上，岩质地基失稳导致建筑损毁的事例也不少，加拿大特朗斯康谷仓事故就是 明显一例。 1.岩块变形特征（单轴受压条件下） 各类岩石矿物成分，结构构造，形成条件和成岩过程不同，因而单轴压力下 8-特征也不相同。因此，产生的变形特点也不一样。 (1)弹塑性变形型—即类似标准岩石的变形特征，可分为4个阶段，安 山岩、大理岩、石灰岩等细粒晶体（颗粒）类岩石多属此类变形。 (2)裂纹受压变形型一因矿物品粒间有界血、缝隙和矿物内部解理等， 受压后产生裂纹压缩或发展产生的变形。此变形中，裂纹对变形及破坏有控制和 导引作用（花岗岩、辉长岩、石英沙岩、粗晶大理岩、粗晶片麻岩等）。 (3)弹性变形型一类似弹塑性变形，但-曲线很陡，弹性变形阶段被拉 长，6↑、e变化不大时，岩石就达到屈服点，又很快达到极限抗压强度，发生 破坏。多见于硬度大而性脆的岩石，如玄武岩、硅质石灰岩、石英岩等。 (4)塑性变形型一8-。曲线为平缓上扬的上四型，基本没有弹性变形， 也没有明显屈服点，地基压缩沉降量极大。粘土矿物固结而成的岩石多属此类， 如泥页岩、泥灰岩、泥岩、下枚岩等。 2.结构面的特征 (1)结构面的方向：主要指与应力方向的关系，除软弱夹层多，6与结构 面垂直比与之平行导致岩质地基失效的危险性更小些（垂直一危险小，平行 一危险大). 另，多组方向节理易造成变形的各向异性，使岩体变形特征更依赖于事前的 结构面调查、统计
(2)结构面性质：如力学类型（张、拉、剪、复合入、开合度、充填程度及 充填物类型等都影响受力后的变形。 (3)结构血数量：岩体中结构面越密集，受力变形量越大，但密集到一定 程度后，该影响就不太明显了。 (4)结构面组合关系：组合方式不同，对岩体变形的影响不同（三个血都 具备时，滑移变形可能性最大)。 切割血—ADE、BCF、ABFE 滑动面—ABCD临空面DCG 3.风化作用的影响 主要是风化程度的影响，风化程度越深，岩体越破碎，越松散，则压缩变形 量就越大。 二、岩质地基洞穴问题及其分析 1.洞穴问题 岩质地基中的洞穴主要包括三类，即： ①可溶岩区的溶洞：②构造发有区中被淘空的构造裂隙段：③人工洞穴如矿 洞、隧洞等。 洞穴以上修建工程时，洞顶岩石会在基础荷载引发的附加应力P,作用下发 生变形，甚至破裂塌陷，引发地基失效，危及建筑的安全稳定。 2.洞穴稳定性分析 岩质地基洞穴稳定的关键是基础底面到洞穴顶的岩体厚度达到可维持稳定 的安全值，即建筑基础下的岩体厚度大于安全厚度Z。 如右图，假定建筑基础底宽为b,荷载为P,附加应力扩散角为，则至基 础下Z'深度时，附加应为P2。 +2oz3出 bPo 2P21g0 一般认为：坚使岩体中P0.2P:软弱岩体中P=0.1P时，岩体不会发生大 的变形与产生新的裂隙，故 →Z'=B-Pb 2P7tge
00e0-总使 0902%69=-软 而据经验0=30°一般岩体：0=40°坚固完整岩体 为安全见，通常所有岩体取日=30°故有， Z0=2b/g30°坚硬岩体（花岗岩、石英岩） 20=4.5b1g30°软弱岩体（泥灰岩、下枚岩） 三、岩质基质沉降变形 岩质地基在上部荷载下可产生受压变形，最简单的情况是受到铅垂向下的单 轴应力作用而产生压缩。未破坏前的变形量均处在弹性变形阶段，故压缩变形量 一是与附加应力大小有关系，另一个则是与岩石的弹性模量有关系。 1.岩质地基内附加应力P:的分布 假定岩质地基承受的是均布荷载P,基础宽度为b,则地基内各处的附加应 力P在中心线上是最大的，由弹性力学和工程实践经验可知，一般当 Z=0.5b时，P=0.5P Z=2.5b时，P=0.2P Z=5b时，P=0.05P。 理解关键： ①均布荷载产生的附加应力在基础中心线下最大。 ②沉降变形均发生于弹性变形前段。 详见弹性力学。 2.岩基地基沉降量计算 以岩石弹性模量计算公式可知： 对于岩质地基而言，飞就是垂向沉降量，具体到岩质地基，则有 62-Ez
当某深度处的岩层（可天然也可人工分层）厚为时，沉降变形量应为： 5=6:h=h2 Ez 当已知岩基受压层范围（一般取P=0.1P。范围内的深度）内岩基各分层的 Ei值（原位试验确定），各分层的厚度及各层的平均附加应力F,时，地基岩体 在基础荷载P。下的沉降变形值就为： 5-店层 四、不良岩质地基处理措施 1,消基：即清除地基表面的风化层和破碎岩块，建筑等级不同，消基程度 不同。 超高层建筑：重型设备（水压机等）、高大砼矾、重型桥梁基础 清到微风化层甚至完整基岩上 中、小型工程一只须清到弱风化层甚至强风化层 2.固结灌浆：即钻孔灌注水泥砂浆入裂隙中，胶结加固岩体。 3.锚固：地基岩体中有控制性大型滑移面时用。 4.砍塞、砼键加固法：和井、阴、槽开挖，再灌注形成塞。 第二节岩质边坡稳定的工程地质分析(2学时) 自然界的边坡按其岩土性质可分为岩质边坡和土质边坡两类。土质边坡的稳 定问题属于土力学处理的经典问题。而岩质边坡问题则属于工程地质学研究的对 象。 一、岩质边坡的破坏类型 包括崩塌和滑坡两种类型， 1.崩塌 陡峻边坡上巨大岩块在重力作用下突发式地翻滚跌落。崩塌是一种拉裂破 坏，发生时要求边坡上部有拉应力的集中现象，即产生拉应力区
坡角大小不同，拉应力区范围不同，一般坡角越大，拉应力区范围也越大， 越易产生崩塌 崩塌规模也可以较大，由此产生较强的破坏性导致巨大的生命财产损失 (1994年4月30日四川乌江下游鸡冠岭发生巨大岩坡崩塌，崩塌体近30万m, 推毁了武隆县兴隆煤矿，残体揿入乌江，砸毁船只五艘，伤亡20余人，堵塞江 流达4天之久，直接经济损失近1000万元.) 2.滑坡 斜坡岩土体在重力作用下去失原有稳定性，沿斜坡内某些软弱滑移面作整 体下滑破坏的现象（典型剪切破坏）。 岩质边坡：软弱滑移面为实际存在的结构面。 土质边坡：滑移面为不可见的潜在面，计算时需假定。 (1)滑坡的构成 (2)滑坡的类型 ①依滑坡体规模： 小型：300万m ②依力学条件： 牵引式滑坡 推动式滑坡 ③依滑动面与结构面的关系 顺层滑坡 切层滑坡 均质滑坡 二、岩质边坡稳定分析（滑坡稳定） 岩质边坡能否滑移取决于边坡内部是否有适宜的软弱结构面以及结构面上 的抗滑稳定性，而这种稳定性又受到地形、构造、岩性、地下水情沉以及气候因 素的影响。显然： 边坡越陡峻 岩体越破碎，胶结越松散越易形成边坡滑移。 工程地质研究中，岩质边坡稳定的分析方法有：
地质地貌条件分析法：工程地质类比法（人工边坡的设计分析）和图解分析 法（极射赤平投影分析）以及稳定计算法。 下血就只介绍最常见的稳定计算法。 1.方法原理 岩质边坡的稳定计算是力学平衡问题。即在某潜在滑移血上，当滑动力T> 抗滑阻力F时，边坡就失去其抗滑稳定性，该稳定性用稳定系数k来表示，即有： (K无量纲) 显然：K>1时，边坡稳定：K中，就可以保证滑动体不产生滑动（实际是不存在C=0的情 况的)，这是削坡处理的依据
C≠0时，滑动体的稳定性取决于a和h的大小，K>1稳定K=1极限平衡 Khmax时，边坡失稳；h实=hmax时，边坡极限平衡状态 h实<hmax时，边坡稳定 由此开辟了判定岩质边坡稳定性的另一种途径。 三、岩坡加固措施（针对中、小型滑坡，大、巨型尚无法处理） 1.填塞（含链）》 2.锚固3.砼挡墙