岩体力学在岩基工程中的应用
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土木工程中的岩石力学性能与应用研究岩石力学作为土木工程中的重要分支学科,研究岩石在外力作用下的变形和破坏规律,为工程设计和施工提供科学依据。
岩石力学性能的研究及其应用具有重要的现实意义和深远影响。
1. 岩石力学性能的研究岩石力学性能是指岩石在力学上的性质和特性,包括岩石的强度、变形特性、变形模量、岩石的应力-应变关系等。
这些性能表征了岩石在外力作用下的力学响应,对于进行合理的岩石工程设计和施工具有重要意义。
岩石的强度是指岩石在外力作用下抵抗破坏的能力。
合理评估岩石的强度可以避免在工程施工中出现岩体破坏和塌方等问题。
岩石的强度与岩石的成分、结构、岩石的内部断裂等因素密切相关,通过实验室试验和野外观测可以得到可靠的强度参数。
岩石的变形特性是指岩石在受到外力作用下的变形形态和变形规律。
岩石的变形特性可以通过岩石试件的拉伸、压缩、剪切等实验得到,这对于工程设计和施工过程中对岩石的力学响应进行预测和控制具有重要意义。
岩石的变形模量是指岩石在外力作用下单位变形所需的应力大小。
变形模量是衡量岩石刚度的指标,其大小决定了岩石在外力作用下的变形程度。
通过实验室试验可以获得不同岩石类型的变形模量数据,为工程设计和施工提供参考。
岩石的应力-应变关系是岩石力学性能中的重要内容。
通过岩石的应力-应变关系可以获得岩石在不同应力状态下的力学特性,为设计和施工提供可靠的工作参数。
应力-应变关系的研究可以通过实验室试验和数值模拟相结合的方式进行,以得到准确的结果。
2. 岩石力学性能的应用岩石力学性能的研究对于土木工程领域具有重要的应用价值。
在岩石工程设计方面,通过对岩石力学性能的研究可以为隧道、地下工程、岩石切割和爆破等施工提供科学依据。
根据岩石的强度、变形特性和变形模量等性能参数,可以选择合适的岩石支护措施,降低工程风险,提高施工效率。
在地质灾害防治方面,岩石力学性能的研究可以为地质灾害的预测、评估和防治提供支持。
通过对岩石强度和断裂机理的研究,可以提前识别和评估潜在的地质灾害隐患,采取相应的预防和治理措施,减少灾害对人民生命财产的威胁。
岩石力学的基础理论与应用研究岩石力学是研究岩石在外力作用下的力学性质及变形规律的学科,其基础理论包括岩石的物理性质、变形机理和物质本质等。
在实际应用中,岩石力学可用于预测岩石的破坏及其强度、支护设计、坑道稳定性分析等方面。
本文将探讨岩石力学的基础理论和应用研究。
一、基础理论1. 岩石物理性质岩石物理性质主要包括:密度、孔隙度、饱和度、级配、弹性模量、泊松比、应力强度等。
其中,岩石密度是岩石物理学中最基本的参数之一,可以通过破坏岩石样本实验或测井资料等方法获取。
孔隙度越大,岩石的强度就越低;弹性模量越大,岩石的刚度越大;泊松比越小,岩石的弹性回复能力就越小。
这些参数的测定是岩石力学研究中非常基础的工作,是研究岩石强度、破坏规律和变形机理的基础。
2. 岩石变形机理岩石的变形机理包括弹性变形、塑性变形和破坏三种基本形式。
其中,弹性变形是指岩石在外力作用下不发生永久形变,而是在外力去除后恢复到原来的状态;塑性变形是指岩石在外力作用下发生永久形变,并产生一定的抵抗力;破坏是指当应力达到一定大小时,岩石失去强度而发生破坏。
岩石的变形机理是研究岩石力学的核心,深入研究其变形规律和机理有助于完善岩石力学的理论体系,提高相应的工程实践技术。
3. 岩石物质本质岩石物质本质是指岩石结构的内在特征,它在岩石的强度、破坏规律和变形机理中起着关键的作用。
岩石的物质本质主要包括:岩石内部的微观结构、岩石类型和成分、岩石的构造状态等。
研究岩石物质本质,可以深入探究岩石内部的微观变形规律和分子运动规律,为改进岩石变形和破坏的数值模拟提供理论基础。
二、应用研究岩石力学的应用研究主要涉及在地下工程、地震工程、岩体工程中的应用。
下面我们将重点介绍其在地下工程和岩体工程中的应用。
1. 地下工程岩石力学在地下工程中的应用十分广泛,包括隧道、地铁、矿井、水泥工程等。
其应用范围主要涉及隧道支护、矿井通风、巷道加固等。
在隧道支护中,岩石力学可用于确定隧道内外应力、支护结构应力、岩石变形和破坏等方面的设计参数。
岩石力学与工程应用一、引言岩石力学是物理力学的一个分支,研究岩石的形变、破坏、应力和应变等力学性质。
岩石是地球地壳的主要构成部分之一,广泛应用于不同领域,如土木工程、矿山工程、地震学等。
因此,岩石力学对于岩石和地球科学的研究、岩石工程的设计和可持续的发展具有重要的意义。
二、岩石力学1. 岩石力学的基本概念岩石力学研究的对象是岩石的力学性质,包括力学实验、力学分析和地震学。
岩石力学在发展中形成了自己的理论体系,如岩石三轴压缩实验、岩石力学参数、岩石破坏模型等。
2. 岩石力学的研究方法岩石力学研究的方法包括实验和理论分析。
实验方法通常用于确定材料的力学性质和破坏特性,在多种标准实验中常用的有三轴压实验、拉伸实验、弯曲实验、剪切强度试验等。
理论方法包括材料力学、破碎力学、爆炸力学、结构力学、地震动力学等。
三、岩石工程应用1. 岩石工程的概念岩石工程是应用岩石力学原理和方法的一种工程领域,比如地下矿山、隧道、堡坝、房屋和公路等。
它主要研究岩石工程设计、施工和安全问题。
2. 岩石工程应用的重要性岩石工程应用的重要性不言而喻。
如在隧道建设中,建筑师需要对隧道内的岩石进行勘探和分析,以便确定建造隧道的最佳方式。
在矿山工程中,岩石承载能力的计算将决定采矿过程中的安全和效率。
在堡坝建设中,岩石的自重将是安全和稳定性的重要因素。
四、岩石工程案例1. 三峡大坝三峡大坝是一个式样相当独特的工程,其建设涉及到岩石固结、渗透和力学特性等问题。
在建设过程中,需要不断地对岩石进行研究和实验。
并且,三峡大坝的设计和建设对于深入研究岩石力学的理论和实践提出了重大挑战。
2. 北京大兴国际机场在北京大兴国际机场建设中,因地质条件不同,采取了不同的岩石工程技术。
比如,在南部,采用了爆破开挖的方法;在北部,则采用了高压水射流切割装备。
通过对不同岩石工程技术的使用,有效地保证了建设过程顺利进行。
五、结论随着工程技术和理论的不断发展,岩石力学和岩石工程应用将在各个领域解决越来越多的问题。
岩石力学理论在岩土工程中的应用探究岩土工程是一门研究岩石和土壤在工程中的行为特性的学科,而岩石力学理论则是岩土工程学科中的重要组成部分。
岩石力学理论是研究岩石在受力作用下的变形和破坏规律的学科,它对于岩土工程中的设计、施工和安全评价等方面都有着重要的应用价值。
在岩土工程中,岩石力学理论的应用主要包括以下几个方面:一、岩石力学参数的确定在岩土工程中,需要对岩石进行力学参数的测定,以便进行工程设计和安全评价。
岩石力学参数包括弹性模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度等。
这些参数的测定需要依据岩石力学理论中的相关原理和实验方法进行。
二、岩石稳定性分析在岩土工程中,岩石的稳定性分析是非常重要的。
通过对岩石受力状态进行分析,可以预测岩体的破坏形式和时间,为工程设计和施工提供依据。
岩石稳定性分析需要依据岩石力学理论中的相关原理和方法进行。
三、岩体支护设计在岩土工程中,需要对岩体进行支护设计,以保证工程的安全性和稳定性。
支护设计需要考虑到岩体的力学特性和变形规律,同时还需要结合具体的工程情况进行分析。
岩体支护设计需要依据岩石力学理论中的相关原理和方法进行。
四、岩体爆破设计在某些情况下,需要对岩体进行爆破处理,以便进行采矿或者建筑等工程活动。
岩体爆破设计需要考虑到岩体的力学特性和破坏规律,同时还需要结合具体的工程情况进行分析。
岩体爆破设计需要依据岩石力学理论中的相关原理和方法进行。
总之,岩石力学理论在岩土工程中具有非常重要的应用价值。
通过对岩石力学理论的深入研究和应用,可以为岩土工程的设计、施工和安全评价等方面提供科学依据,从而保证工程的安全性和稳定性。
岩石力学及其在工程中的应用岩石力学是应用力学的一个分支,研究岩石的力学性质及其变形和破坏机理。
在工程中,岩石力学的应用主要表现在以下两个方面:一是岩石固体结构的稳定性问题;二是岩石开挖、钻孔和支护技术的设计和施工问题。
岩石固体结构的稳定性问题在基础工程中,岩石固体结构的稳定性是一个非常重要的问题。
对于岩石的稳定性分析,需要考虑岩体的力学性质、岩体中的裂缝分布及其性质、岩体中水文地质条件等因素。
岩体的力学性质包括岩石的强度、韧性、刚度等。
强度是指岩石能够承受的应力大小,韧性是指岩石的抗拉性能,刚度是指岩石的变形特性。
针对不同的应用背景,需要分析不同的岩石性质。
比如,在大坝建设中,需要考虑岩体的强度和韧性;在隧道施工中,需要考虑岩体的刚度和变形能力。
岩体中的裂缝分布及其性质也会对岩体的稳定性产生影响。
裂缝是指岩石体中自然形成的或人工产生的细小的裂隙。
裂缝的分布情况和性质直接关系到岩体的强度和变形特性。
在基础工程中,需要对岩体中的裂缝进行覆盖面积、走向、宽度、深度等参数进行详细的测量和分析,并在此基础上进行计算和模拟。
水文地质条件是指地下水、岩层结构和地形条件等。
这些因素对岩体稳定性有着重要的影响。
在稳定性分析中,需要对这些因素进行综合考虑和分析。
岩石开挖、钻孔和支护技术的设计和施工问题在岩石工程中,岩石开挖、钻孔和支护技术是一个十分重要的环节。
岩石的开挖、钻孔和支护技术不仅需要在设计阶段考虑岩石性质和结构特点,而且在施工阶段,需要根据具体情况进行调整和改进。
开挖岩石需要考虑岩石的切削性能,开挖的参数包括切削速度、切削力、切削深度、切削方式等。
在实践中,需要根据岩石的不同性质和结构特征,选择合适的工具、方法和参数进行开挖。
钻孔技术是在岩石中开孔的一种常用方法。
钻孔需要考虑岩石的强度和刚度,以及岩体中的裂缝和隐伏流等水文地质条件。
在钻孔时,还需要考虑工具钻进岩体之后的排渣和灰尘等问题。
支护技术是在岩石施工过程中用于支撑岩层的方法,主要包括加固和支撑两种方式。
(三)楔形滑动岩坡稳定分析前面所研究的岩坡稳定分析主意,都是适用于走向平行或临近平行坡面的滑动破坏。
前已说明,只要滑动破坏面的走向是在坡面走向的±200范围以内,则用这些分析主意就是有效的。
本节研究另一种滑动破坏,这时沿着发生滑动的结构刚强面的走向都交切于坡顶线,而分离的楔形体沿着两个这样盼平面的交线发生错动,即楔形滑动,见图(19-80a)。
七、岩质边坡的加固与治理(一)整治原则岩质边坡之所以失稳,普通认为是因为岩体下滑力增强,或是因为岩体抗滑力降低。
因而岩质边坡的加固措施要针对这两方面的实际情形来改善边坡的安全系数。
整治滑坡大体原则上分两种情况:一是针对病因采取的措施,以制止滑动或控制滑坡发展为主;一是针对危害采取的措施,要经历住滑坡的作用或避免危害。
两者均须对滑坡变形产生的基本条件、主要缘故和变形过程了解清晰,然后才干针对病因采取整治措施。
滑坡整治总的原则是以预防为主,治理为辅,力求做到防患于未然。
(二)整治措施针对不同情况,边坡变形破坏的防治措施大致可分为以下几类。
1.支挡工程支挡工程是改善边坡力学平衡条件。
提高边坡抗滑力最常用的措施,主要有挡墙、抗滑桩、锚杆(索)和支撑工程等。
挡墙也叫挡土墙,是目前较普遍使用的一种抗滑工程。
它位于滑体的前缘,借助于自身的分量以支挡滑体的下滑力,且与排水措施联合使用。
按建造材料和结构形式不同,有抗滑片石垛、抗滑片石竹笼、浆砌石抗滑挡墙、混凝土或钢筋混凝土抗滑挡墙等。
挡墙的特点是结构比较容易,可以就地取材,而且能够较快地起到稳定滑坡的作用。
但一定要把挡墙的基础设置于最低滑动面之下的稳固层中,墙体中应预留泄水孔,并与墙后的盲沟延续起来。
抗滑桩是用以支挡滑体的下滑力,使之固定于滑床的桩柱。
它的优点是施工安全、方便、省时、省工、省料。
且对坡体的扰动少,所以也是国内外广为应用的一种支挡工程。
它的材料有木、钢、混凝土及钢筋混凝土等。
施工时可灌注,也可锤击贯人。
2021年注册土木工程师岩土基础考试真题和答案2021年注册土木工程师(岩土)《基础考试》题库【历年真题(部分视频讲解)+章节题库+模拟试题】内容简介本资料是2021年注册土木工程师(岩土)《基础考试》的题库,包括历年真题(部分视频讲解)、章节题库和模拟试题三大部分:(1)第一部分为历年真题(部分视频讲解)。
本部分包含:①公共基础考试(上午)2008~2014、2016~2020年的考试真题,其中共有384道真题配有视频讲解;②专业基础考试(下午)2010~2014、2016~2020年的考试真题,并给出了详尽的答案和解析,其中2020年真题配有视频讲解。
(2)第二部分为章节题库。
根据2021年《注册土木工程师(岩土)基础考试大纲》的章目编排,每章前均配有历年真题分章详解。
所选习题基本涵盖了考试大纲规定需要掌握的知识内容,侧重于选用常考重难点习题。
(3)第三部分为模拟试题。
根据历年考试真题的命题规律及热门考点精心编写了模拟试题,其试题数量、试题难度、试题风格与注册土木工程师考试真题基本保持一致。
通过模拟试题的练习,学员既可以检测学习该考试科目的效果,又可以评估自己的应试能力。
说明:注册土木工程师(岩土)基础考试包含:①公共基础考试(上午);②专业基础考试(下午)。
本考试2015年停考一次,因此没有2015年真题。
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岩石力学理论在工程中的应用研究岩石力学理论是岩土工程学的基础。
它主要研究岩石在地球内部受到各种力的作用下的力学特性及变形规律,并探讨通过工程手段,如控制支护结构、爆破硬化,提高岩石的承载能力等改善岩体力学性质,使岩石在工程实践中发挥其最大的应用价值。
本文将从以下三个方面进行探讨:1. 岩石力学理论的基本知识岩石力学理论研究的基本概念包括岩石的物理特性、力学特性和变形规律等。
岩石物理特性包括岩石密度、吸湿性、抗压强度、弹性模量等;力学特性包括岩石的延展性、脆性等;变形规律包括岩石的弹性、塑性、粘滞、破裂等。
岩石力学研究的目的是确定岩体的承载及变形特性,掌握岩体的强度和稳定性,并制定相应的岩石支护措施。
岩石力学理论的研究范围十分广泛,涉及到的领域包括岩石力学基础研究、岩石结构力学、岩土工程力学、岩石爆破力学等。
2. 岩石力学理论在隧道工程中的应用隧道工程中,岩石力学理论的应用是十分重要的。
隧道工程需要在地表以下钻进山地、建造地下通道,对地下岩石进行大规模的开挖,直接影响岩体的稳定性和地下水流动等因素。
因此针对地下岩石松弛、破碎、滑动等地质变形特点,隧道工程需要制定相应的支护方案。
进一步讲,需要在承受地下岩层变化的应力和变形压力下,维持隧道的稳定性和运行安全。
岩石力学理论为隧道工程设计提供了科学依据和支持。
通过岩石力学理论,可以根据地质条件和岩石松散程度,选择合适的隧道开挖方式和支护措施。
同时,通过施工过程中对岩石力学性质的监测,来判断隧道的稳定性和支护结构的有效性,以便进行及时的调整和改进。
3. 岩石力学理论在水电站工程中的应用水电站工程是一项巨大的工程项目,岩石力学理论也是其中不可或缺的一项内容。
水电站通常建在山区,需要在不稳定的岩石构造区域进行建造。
因此,在水电站工程中应用岩石力学理论来评估地形和岩石的物理特性、提示巨大的岩体有无破裂等等的岩体状态,已经成为了一项必要的步骤。
通过充分了解岩石力学的基础原理和使用现代三维数字建模技术,可以设立可靠的岩石分层模型,获得可靠的支护方案,确保水电站在保障水源和稳定性方面发挥最佳的功效。
前言岩体力学在岩基工程中的应用一、容提要:本讲主要讲述岩基的基本概念、基础下岩体的应力、基础下岩体的变形、岩基的破坏模式以及岩基的浅基础、深基础的承载力计算二、重点难点:基础下岩体的变形以及岩基的浅基础、深基础的承载力计算岩基的基本概念一、岩基的基本概念高层或大型建(构)筑物,其基础直接与岩体相接触。
我们将支承建(构)筑的岩体地基,一般称为岩基。
通常,支承一般的建(构)筑物是足够坚固的,但是对一些大型的和特殊的建(构)筑物来说,则远非所有情况下都能保证其稳固。
因而对于岩基的强度、变形和稳定性都应进行综合的考虑研究。
岩石按其强度可一般划分为硬质岩石及软质岩石两大类。
(表17-2-1)硬质岩石,主要有花岗岩、花岗片麻岩、闪长岩、玄武岩、石灰岩、石英砂岩、石英岩、岩、硅质砾岩等。
这些岩石,其颗粒间部的连接是以刚性连结(结合)的,主要是结晶连接的,连接的非常牢固。
这些岩石在外部荷载作用下,其性状有如坚硬的弹性。
岩石的饱和单轴极限抗压强度大于或等于30Mpa。
软质岩石,主要有页岩、粘土岩、千枚岩、绿泥石岩、云母片岩等;这些岩石,其颗粒间部的连接主要为结晶连结,也部分有胶体连结或水胶连结的。
其连接的牢固程度要比硬质岩石差些。
这些岩石在外部荷载作用下其变形比硬质岩石要大得多,岩石的饱和单轴极限抗压强度小于30Mpa。
【例题1】某岩石的饱和单轴极限抗压强度大于或等于30Mpa,可以判断该岩石属于()。
A. 软质岩石B. 硬质岩石C. 极硬岩石D. 次硬岩石答案:B在选择岩基时,一般应满足下列要求:1.岩基的承载力必须大于建(构)筑物的荷载要求,以满足建(构)筑物对岩基强度的要求和安全。
2.岩基的最大沉降和差异沉降都必须比建(构)筑物要求的要小,以保证建(构)筑物不致因基础位移而损坏。
3.岩基中的不良地质现象应该对建(构)筑影响小,并易于处理的,以保证建(构)筑物的稳定和正常使用。
4.必须评价建(构)筑物在施工过程中产生的不良工程地质现象,以及这些现象对邻近建(构)筑物的影响,并要有措施来处理的可能。
5.对建(构)筑物有潜在威胁或直接危害的不良地质现象地段,一般不允许选作建筑场地。
当因特殊需要必须使用这类场地时,应采取可靠的整治措施。
总之,岩基工程的总体规划,应根据使用要求,地形地质条件合理布置。
主体建筑的设置应保证在较好的地基上,尽量使地基条件与上部结构的要求相适应。
研究岩基工程一般从以下几个方面,即岩基岩体的应力和应变、岩基的破坏模式以及岩基的承载能力。
【例题2】研究岩基工程时一般需从几个方面着手,下列各项中不包括在的是()。
A. 岩基岩体的应力和应变B. 岩基的破坏模式C. 岩基的承载力D. 基础类型答案:D岩基的基本概念一、岩基的基本概念高层或大型建(构)筑物,其基础直接与岩体相接触。
我们将支承建(构)筑的岩体地基,一般称为岩基。
通常,支承一般的建(构)筑物是足够坚固的,但是对一些大型的和特殊的建(构)筑物来说,则远非所有情况下都能保证其稳固。
因而对于岩基的强度、变形和稳定性都应进行综合的考虑研究。
岩石按其强度可一般划分为硬质岩石及软质岩石两大类。
(表17-2-1)硬质岩石,主要有花岗岩、花岗片麻岩、闪长岩、玄武岩、石灰岩、石英砂岩、石英岩、岩、硅质砾岩等。
这些岩石,其颗粒间部的连接是以刚性连结(结合)的,主要是结晶连接的,连接的非常牢固。
这些岩石在外部荷载作用下,其性状有如坚硬的弹性。
岩石的饱和单轴极限抗压强度大于或等于30Mpa。
软质岩石,主要有页岩、粘土岩、千枚岩、绿泥石岩、云母片岩等;这些岩石,其颗粒间部的连接主要为结晶连结,也部分有胶体连结或水胶连结的。
其连接的牢固程度要比硬质岩石差些。
这些岩石在外部荷载作用下其变形比硬质岩石要大得多,岩石的饱和单轴极限抗压强度小于30Mpa。
【例题1】某岩石的饱和单轴极限抗压强度大于或等于30Mpa,可以判断该岩石属于()。
A. 软质岩石B. 硬质岩石C. 极硬岩石D. 次硬岩石答案:B在选择岩基时,一般应满足下列要求:1.岩基的承载力必须大于建(构)筑物的荷载要求,以满足建(构)筑物对岩基强度的要求和安全。
2.岩基的最大沉降和差异沉降都必须比建(构)筑物要求的要小,以保证建(构)筑物不致因基础位移而损坏。
3.岩基中的不良地质现象应该对建(构)筑影响小,并易于处理的,以保证建(构)筑物的稳定和正常使用。
4.必须评价建(构)筑物在施工过程中产生的不良工程地质现象,以及这些现象对邻近建(构)筑物的影响,并要有措施来处理的可能。
5.对建(构)筑物有潜在威胁或直接危害的不良地质现象地段,一般不允许选作建筑场地。
当因特殊需要必须使用这类场地时,应采取可靠的整治措施。
总之,岩基工程的总体规划,应根据使用要求,地形地质条件合理布置。
主体建筑的设置应保证在较好的地基上,尽量使地基条件与上部结构的要求相适应。
研究岩基工程一般从以下几个方面,即岩基岩体的应力和应变、岩基的破坏模式以及岩基的承载能力。
【例题2】研究岩基工程时一般需从几个方面着手,下列各项中不包括在的是()。
A. 岩基岩体的应力和应变B. 岩基的破坏模式C. 岩基的承载力D. 基础类型答案:D三、基础下岩体的变形(沉降)岩基上基础的垂直变形即基础的沉降,主要是由于岩基岩层承载后出现的变形引起的。
对于一般的中小型工程来说,由于岩体的变形模量较大,所以引起的沉降变形较小。
但是,对于重型结构或巨大结构来说,则产生变形较大。
在对这类建(构)筑物来说,岩基变形有两个方面的影响:一个是在绝对位移或下沉量直接使基础沉降,改变了原设计标准的要求;另一个是因岩基变形各点不一,造成上部结构上各点间的相对位移,即差异沉降。
【例题3】岩基上基础的垂直变形即基础的沉降主要是由下列哪项引起()。
A. 岩层自重B. 基础深部软弱夹层C. 岩层自重以及附加荷载D. 岩基岩层承载后出现的变形答案:D计算基础的沉降可用弹性理论解法。
对于几何形状、材料性质和荷载分布都是不均匀的基础,则用有限单元法分析其沉降是比较准确的。
按弹性理论求解各种基础的沉降,仍可采用布辛涅斯克解。
当半无限体表面上被作用有一垂直的集中力p时。
则在半无限体表面处(z=0)的沉降量s为式中r—计算点至集中荷载p处之间的距离。
如果半无限体表面上,分布有荷载作用(图17-2-5),则可按积分法求出表面上任一点M (x,y)处的沉降量s xy。
下面介绍用弹性理论求解圆形基础、矩形及条形基础的沉降(一)圆形基础的沉降当圆形基础为柔性时(图17-2-6),如果其上作用有均布荷载p和在基底接触面上没有任何摩擦力时,则基底反力 v。
也将是均匀分布的,并等于p0,这时现列出M点处的表面沉降式子,通过M点作一割线nm,再作一无限接近的另一割线n1m,定出微面积dF=rdψdr,可得到:dp=pdF=p rdψdr按式(17-2-6)可得总荷载引起m点处表面的沉降量为对于圆形刚性基础(图17-2-7)。
当作用有荷载p时,基底的沉降将是一个常量,但基底接触压力 v。
不是常量。
这时可用式(17-2-13)解得:上式说明在基础边缘上的接触压力为无限大。
这是由于假设基础是完全刚性体,使得基础中心下岩基变形大于边缘处,形成一个下降漏斗,造成了荷载集中在基础边缘处的岩层上。
当然,这种无限大的压力实际上不会出现,因为基础结构并非完全刚性,而且纯粹的弹性理论也与岩基的实际情况不完全符合。
因而,在基础边缘的岩层处,岩层会产生塑性屈服,使边缘处的压力重新调整。
【例题5】对于矩形刚性基础而言,其沉降量与下列哪一项无关()。
A. 基础宽度B. 基础长度C. 地基土的变形模量D. 土的聚力和摩擦角答案:D【例题6】对于条形刚性基础而言,其沉降量与下列哪一项无关()。
A. 基础宽度B. 基础长度C. 地基土的变形模量D. 土的泊松比答案:B【例题7】对于边长为a的方形基础和宽度为a的条形基础,当其承受的中心荷载均为p时,关于方形基础中心沉降量s1和条形基础的中心沉降量s2,下列哪一项是正确的()。
A. s1=s2B. s1>s2C. s1<S2&NBSP;D. 无法判断答案:C对于矩形的柔性基础,当其承受中心均布荷载p时,基础底面上各点的沉降量皆不相同。
但沿着基底的压力是相等的。
当基础的底面宽度为b、长度为a时,基底中心的沉降量可按下式求得:Kc值列于表17-1中。
对于边长为a的正方形柔性基础,其中心处的沉降量为从上式可见,方形柔性基础底面中心的沉降量。
0为边角沉降量的两倍。
对于柔性基础承受中心荷载时的平均沉降量为Km为基础平均沉降系数,见表17-2-1。
各种基础的沉降系数K值表表17-2-1四、岩基的破坏模式四、岩基的破坏模式岩体主要由岩块与节理裂隙及其充填物组成,并受到一定的地应力。
在自然界中,岩体的成分和结构构造以及应力条件千变万化。
在荷载作用下,它的破坏方式也是各种各样的。
即使在同一种岩体中,荷载的大小也会产生不同的破坏形式。
勒单尼曾研究过脆性无孔隙岩石地基在荷载作用下岩基发生破坏的模式(图17-2-8)。
图17-2-8(a)-(c)h是基脚下岩体发生破坏的一种模式。
当基础底面荷载作用在地基岩体上时,基础会发生垂直变形即沉降,当沉降达到使岩基的弹性极限时,岩基从基脚处开始产生裂缝。
此时,岩基开裂,裂缝向深部发展[图17-2-8(a)]当基础底面荷载继续作用,岩基就进入岩体压碎破坏阶段[图17-2-8(b)],压碎围随着基底深部距离加大而减少,据试验观测,压碎围近似倒三角形。
在三角形压碎区岩石开裂的裂缝大体上向深部延伸。
当基础底面荷载继续增大,则基底下岩体的竖向裂缝加密且出现斜裂缝,并向更深部延伸,这时,进入劈裂破坏阶段[图17-2-3(c)]。
由于裂缝开裂使压碎岩体产生向两侧扩容的现象,导致基脚附近的岩体发生剪切滑移,滑体的位移将使基脚附近地面变形而破坏。
图17-2-8(d)是岩基中冲压破坏的模式。
这种破坏模式多发生于多孔洞或多孔隙的脆性岩石中,如钙质或石膏质胶结的脆性砂岩、熔结胶结的火山岩、溶蚀严重或溶孔密布的可溶岩类等。
这些岩体在外荷载作用下会遭受孔隙骨架破坏而引起不可恢复的沉降。
这种破坏模式称其为冲压破坏。
有时在一些易风化的岩石(如石灰岩、玄武岩、砂岩等)岩层中有风化页岩夹层,使岩体存在着较为发育的纵横密布的开节理,进而使岩基沿着竖向节理产生冲切破坏(图17-2-9)。
图17-2-8(e)是岩基发生剪切破坏的模式,这种破坏多发生于低压缩性的具有塑性特点的岩体中。
如页岩地基、粘土岩地基和粉土岩地基等。
这种破坏常常在基础底面下的岩体出现有压实楔,而在其两侧岩体有弧线的或直线的滑面,使滑体能向地面方向位移。
直线滑面可以在风化岩体产生(图17-2-10),这时,剪切面切断风化岩块。