地基区域稳定性的研究和评价

第7章 岩土工程稳定性评价

教学提示：通过本章的学习，要求学生在了解地基、基坑以及围岩稳定性评价的基本

内容的基础上，能将工程地质学的基本知识点与工程实践紧密结合，理解岩土工程稳定性

评价的重要意义。

教学要求：岩土工程在施工过程中必然受到自然和人为等不确定性因素的影响，使得

系统的稳定性的分析成为更加复杂的工作。学习本节内容时，要求能理论联系实际，对地

基、基坑及围岩的稳定性进行系统的理解，重点是评价的目标及主体内容，以便更好地确

保建设工程在施工和运行过程中稳定性，确保工程的安全、高效。

对任何地表建筑物而言，其地下工程部分均属于隐蔽建筑，它的勘察、设计和施工质

量直接关系到整个建筑物的安危。实践证明各种事故，均与地基基础有关，一旦发生问题，

补救起来也非常困难。岩土性质与结构、边坡高度与坡度、工程质量与经济等多种因素，

以及地质与水文条件复杂、高填深挖或特殊需要时，路基边坡的稳定性分析就显得十分重

要。

7.1 地基稳定性评价处理

由于地面空间逐渐减少，在一些薄弱地段兴建工程的情况越来越多。地层一般进入稳

定变形期之后，有些建筑物不采取任何抗变形措施均可施工；但有时由于受特殊地质因素

影响，地基未能达到长期稳定，将会给工程留下隐患；或者某些拟建的重要建筑物对地表

稳定性要求很高，此时就应该考虑地表进入稳定期后对残余变形的影响。

地基是直接支承建(构)筑物重量的地层有天然地基与人工地基之分。天然地基是未经

加固的地基，基础直接砌置其上；人工地基是经人工加固处理后的地基，若基础埋置深度

小于5 m时称为浅基，基础埋置深度等于或大于5 m时称为深基。基础指的是建(构)筑物

在地下直接与地基相接触的部分。图7.1给出了地基与基础的示意图。

地基稳定性研究是各种建筑物与构筑物岩土工程勘察与设计中的最主要任务。地基稳

定性包括地基强度和变形两部分。若建筑物荷载超过地基强度、地基的变形量过大，则会

使建筑物出现裂隙、倾斜甚至发生破坏。为了保证建筑物的安全稳定、经济合理和正常使

工程科技　・２６３・　建筑结构设计中建筑的稳定性探究　朴东元高振东　（哈尔滨市江北城市建设规划设计院有限公司，黑龙江哈尔滨１５００００）　摘要：建筑结构设计是一项工程中很重要的部分，建筑结构设计可以使得建筑的质量得到保证，还可以使得建筑成本得到更加优　化。因此，建筑结构设计在建筑行业越来越得到重视，而其中的稳定性更是重中之重，它决定了整个工程质量的高低。本文就从建筑结构　设计中的稳定性进行探究，希望可以成为建筑施工设计工作中的一个参考。　，　关键词：建筑稳定性；设计失误影响；具体评价　只有保证建筑的稳定性，才可以满足整个工程的质量要求。但是　现在，建筑的稳定性总是出现问题，国家以及相关的部门都开始重视　这个问题。对于建筑的稳定性，只有在建筑结构设计的工作中来要　求，设计中的稳定性有了全面合理的设计，就可以减少问题的出现。　我国的很多相关部门也开始高度重视，颁布了一些相关文件来对建　筑的稳定性进行相关的规定和约束，这也有利于建筑中稳定性的提　供高。　１建筑稳定性的含义　地基的稳定性的含义就是指，在建筑挤压地表里面的土地的情　况下，地基会出现变相、沉降、滑动还有深层挤压等现象。这会造成工　程建设的稳定性受到很大的危害。在建筑行业中，区域的环境地质调　查中，把建筑的地基的稳定程度进行了明确的划分，并且提出了相应　的调查内容，主要针对以下问题进行研究：要了解建筑的地基所在的　位置的主要的持有层还有相对的比较特殊的岩石体的分布状况、还　有相应的岩石的性质、土层的具体分布状况和厚度、工程土地的具体　性质、埋藏的具体条件、地基的基本状况及稳定程度和建筑物的基本　分布的类型，另外还要对基坑状况有一定的了解，明确基坑的类型还　有基坑的具体规模和基坑的坑壁厚度等等。确定基坑是否稳定。了解　对地基岩土体造成危害的不良影响因素。对工程建设和环境的危害　程度等。一般来说，建筑地基的稳定性是指在建筑物的荷载作用下，　地基能够达到稳定的程度。地基的稳定性具有重要作用，他直接关系　到建筑物的稳定性和建筑物的安全，地基在地底之下安装。是承受着　建筑物的岩土。　２设计失误对结构稳定性的影响　２．１建筑的基础　在建筑地基的选择时，不会有地质的勘测，这就对后期建筑的施　工以及地基的安全没有一个准确的认识。建筑的施工之前，只是依靠　换土垫层来进行处理，这就存在很大的问题，是不可以保证地基的稳　定性的。　２．２建筑的砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用　在砖混结构的建筑物中，构造柱承担很重要的作用，还要兼作承　重柱用。在如今的建筑结构设计中，有很多设计不合理的地方，会使　构造柱的拉结等作用降低。这会严重影响整个建筑的稳定性。　２．３建筑在框架结构设计中，只注意横向框架而忽视纵向框架　在现在的建筑结构设计中，只注意横向的框架却忽视了纵向框　架。这两者并没有重要性的不同，所以在建筑结构的设计中，二者要　重要考虑进去。否则，会使得受力不均，影响了建筑的稳定性。在今后　的建筑结构稳定陛的设计中要认真考虑这个问题。　２．４建筑的悬挑梁的梁高选用过小　设计者往往只注意了对梁的强度和倾覆进行验算，而忽略了对　梁挠度的验算。梁高选用过小，引起梁截面的受压区应力过高，梁的　延性减小，在竖向地震作用下易发生脆性破坏，失去承载力。　２．５建筑的连续梁按单梁进行设计　这种情况多发在阳台边梁的设计中。由于边梁上的荷重一般较　小，没有引起设计者的重视，为图受力分析方便，设计者把实际应为　连续粱的边梁按简支梁进行设计，致使边梁在支座处上部负筋配置　量过少，加载后梁支座上部受拉区出现竖向裂缝，引起梁上的拦板出　现竖向裂缝。　２．６建筑的楼板设计常见题　板是建筑工程中的主要承重构件，是它将楼面、屋面的荷载传递　到墙或梁，楼板的设计问题必将影响梁、墙、柱等构件安全。整个设计　考虑不周，容易出现质量隐患。楼板设计中常见如下几个问题。　（Ｉ）对板的受力状态认识不足，简单地将双向板作单向板进行计　算，使计算假定与实际受力状态不符，导致一个方向配筋过大，而另　一方向仅按构造配筋，造成配筋严重不足，致使板出现裂缝。　（２）计算板承受线荷载的弯矩时，常常将该部分线荷载换算成等　效的均布荷载后，进行板的配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙　的总荷载附以板的总面积。另外，在板的设计中没考虑板上砌墙的影　响，在板支承点上部出现了负弯矩，致使板顶出现裂缝。　（３）双向板有效高度取值偏大。双向板计算时应考虑两个方向的　弯矩，取各自的有效高度，一般长向的有效高度比短向的有效高度　小。有的设计者为图省事或对板受力认识不足，取两方向的有效高度　一致进行配筋计算，致使长跨有效高度偏大，配筋降低，使结构构件　存在的质量隐患，甚至出现开明缝的现象。　总之，我们设计工作者应按规范相应的构造要求严格执行，才能　从根本上消除设计质量的隐患。　３对于建筑稳定性的具体评价　在建筑结构的设计中对于建筑稳定性的具体评价一直是建筑行　业中讨论的热门话题，这是建筑结构设计和实施方式的关键所在。在　我国，关于建筑的稳定性主要有三种评价方法：数值分析法、附加应　力法和力平衡分析法。虽然这几种方法都能够对建筑稳定性给予一　定的评价，但是却不能做到全面贴切的评价。针对这一现象，建筑学　家们一直在不断研究和探索，力求找到一种能够正确评价建筑稳定　性的具体方法。一般评价建筑的稳定性主要从以下几个方面人手：　３．１建筑场地与建筑地基从整体上是不是具有稳定性　．　建筑场地与建筑地基整体上的稳定性是保证建筑物稳定性的基　础。在这里，建筑场地的稳定性主要取决于地面的平整度、土地硬度、　以及有无地质灾害等，而地基的稳定性主要是看地基的深度、地基施　工质量、以及当地的水文气候条件等。综合来讲，评价建筑稳定性要　查看和分析岩土体沉陷和破坏程度、建筑物荷载程度、以及裂缝带的　发育高度和重叠程度等。　３．２地基分布是否均匀　在建筑结构设计中，地基分布的地点是必须要考虑的一个重要方　面，因为一旦出现地基分布不均的情况，将会使整个建筑工程产生巨　大的安全隐患，影响建筑的质量，使人们的生命和财产安全面临巨大　的威胁。因此，在建筑结构设计中，设计师要把地基的分布地点作为　一个重点考虑的方面，为建筑工程的顺利施工打好坚实的基础，确保　建筑的稳定性，提高建筑质量。　结束语　在建筑设计中有很多问题的忽略导致了建筑稳定性的提高，所以　一定要重视建筑结构设计中稳定性的研究以及提高。建筑的稳定性　要取决于多个方面，地基在根本上就会影响建筑的稳定性，还有很多　构造的设计以及建筑施工中材料的使用，建筑框架的要求，梁板的设　计都会影响建筑的稳定性。相关文件中的规定一定要认真遵守，对于　建筑结构设计中要特别重视稳定性这一问题，发现施工中的不足之　处，，及时进行改正，并且改善提高建筑结构设计中的稳定性工作。　参考文献　【ｌ】况龙川．水泥土支护体稳定性设计的可靠度分析叨．岩土工程技术，　１９９８，（３）．　］利伟忠．浅析钢体结构中稳定设计『Ｊ１．科技资讯，２００５，（２６１．　１韩畅华．新型钢结构稳定性设计研究ｆＪ１．广东科技，２００７，ｆ７）．　ｆ４］徐勋倩．钢结构中稳定性部分教学的探索与实践　冲国建设教育，　２００８，ｆ１　．

38 工程勘察 Geotechnical Investigation&Survrying 2010年增刊第1期 关于地层均匀性和地基均匀性评价的理解和探讨 张晓玉，张丽丽 （中南勘察设计院（湖北）有限责任公司 武汉 430071） 摘要：本文在对岩土工程勘察有关规范理解的基础上，对地层均匀性和地基均匀性的作用及其相互关系进行阐述，分析地基均匀性评价的重要性，细化了地基均匀性评价方法。 关键词：地层均匀性；地基均匀性；变形控制；当量模量 0 引言 我们的岩土工程勘察报告一般很重视地基承载力、基础持力层和基础形式的分析评价，对地基均匀性的评价重视不够，前几年多数单位的岩土工程勘察报告甚至不予评价，在审图机构的要求下，现在的勘察报告基本上有这一节的内容，但评价方法五发八门，说法也很多，如不均匀、较均匀、均匀性较好、均匀性一般等，并多以地层均匀性代替地基均匀性，概念也不是很清晰，彼此理解出入较大，本文针对《高层建筑岩土工程勘察规程》的理解谈谈自己的想法。 1 规范对地层均匀性和地基均匀性评价的要求 ①《岩土工程勘察规范》4.1.11-3表述“查明建筑范围内岩土层的类型、深度、分布、工程特性，分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力”。其条文说明4.1.11-2补充解释为“地基的承载力和稳定性是保证工程安全的前提，这是毫无疑问的；但是工程经验表明，绝大多数与岩土工程有关的事故是变形问题，包括总沉降量、倾斜和局部倾斜；变形控制是地基设计的主要原则，故本条规定了应分析评价地基的均匀性，提供岩土变形参数，预测建筑物的变形特征。” ②《岩土工程勘察规范》14.3.3表述岩土工程勘察报告应根据任务要求、勘察阶段、工程特点和地质条件等具体情况编写，包括内容的第4款为“场地地形、地貌、地质构造、岩土性质及其均匀性”。 ③湖北省地区规范《预应力混凝土管桩基础技术规程》（DB42/489—2008）中6.0.10条表明，预应力混凝土管桩基础岩土工程勘察报告内容应包括对地基的均匀性进行评价。 ④《高层建筑岩土工程勘察规程》8.2.1-2表述天然地基分析评价应包括的基本内容的第2款为“地基均匀性”。其8.2.4条明确了地基均匀性判别方法。 从上述内容可见，岩土性质的均匀性及地基均匀性评价为强制性条文，为岩土工程勘察工作中必须评价的内容。 2 目前对地基均匀性评价的状况和必要性 因除《高层建筑岩土工程勘察规程》外，《岩土工程勘察规范》及《岩土工程勘察工作工程》没有对地基均匀性评价的具体方法和内容做出规定，且对规范的理解不同，均匀性评价也没有引起重视，勘察单位多以应付审查为主，也没有进行深入的研究和对规范进行深刻理解。出现了均匀性评价的盲目性和无所适从，现评价内容多以地层均匀性评价作为地基均匀性评价或以为地层均匀性评价就是地基均匀性评价的现象，与规范的要求不符。 《岩土工程勘察规范》4.1.11-3的条文说明明确地基均匀性主要解决地基变形问题，变形控制是地基设计的主要原则，影响变形控制的最重要在因素是地层在水平方向上的变形不均匀性。地基明显不均匀将直接导致建筑物的倾斜，所以，均匀性评价的目的，是预测建筑物的变形特征，是分析沉降和变形之2010年增刊第1期 工程勘察 Geotechnical Investigation&Survrying 39 需，是拟选基础方案是否可行的重要依据。所以，国标将均匀性评价作为强制性条款。，也是岩土工程勘察评价的主要方面。 3 对地层均匀性和地基均匀性评价的理解 对《岩土工程勘察规范》14.3.3条的“均匀性”理解，笔者认为是勘察报告对勘察场区地层的均匀性的描述，地层的均匀性是岩土工程的基本条件，也是岩土工程问题评价的基本依据，是岩土工程勘察报告的基本内容。地层的均匀性评价主要是对场区地层的工程特性和地层空间分布进行评价。 《岩土工程勘察规范》4.1.11-3和《高层建筑岩土工程勘察规程》8.2.1-2的“地基均匀性”理解是地基变形控制的评价，是岩土工程勘察报告中的岩土工程问题评价部分的主要内容，地层均匀性是地基均匀性评价的主要依据之一，地基均匀性评价主要是基础以下持力层的压缩层厚度变化（持力层及其下卧层水平方向上均匀性）和压缩层压缩性综合评价，在《高层建筑岩土工程勘察规程》中定量分析时采用的是当量模量的概念。 4 天然地基地基均匀性评价 天然地基均匀性评价方法应采用《高层建筑岩土工程勘察规程》8.2.4，首先进行定性判别，定性判别为不均匀地基的两种情况是：①地基持力层跨越不同地貌单元或工程地质单元，工程特性差异显著；②地基持力层虽属同一地貌单元或工程地质单元，但属下列情况之一：1）中—高压缩性地基，持力层底面或相邻基底标高的坡度大于10%；2）中—高压缩性地基，持力层及其下卧层在基础宽度方向上的厚度差值大于0.05b（b为基础宽度）。定量判别为不均匀地基的情况是：同一高层建筑虽处于同一地貌单元或同一工程地质单元，但各处地基土的压缩性有较大差异时，可在计算各钻孔地基变形技术深度范围内当量模量基础上，根据当量模量最大值Esmax和Esmin的比值判定地基均匀性。当Esmax/ Esmin大于地基不均匀系数界限值K时，可按不均匀地基考虑。 从《高层建筑岩土工程勘察规程》8.2.4天然地基均匀性评价方法理解，是将基底持力层以下的可压缩层地层水平向分布和各土层的压缩模量作为评价条件，强调持力层底面坡度及压缩层厚度变化。现将《高层建筑岩土工程勘察规程》所示的几种情况图示如下： （1）地基持力层跨越不同地貌单元或工程地质单元，工程特性差异显著。 图1 （2）地基持力层虽属同一地貌单元或工程地质单元 1）中—高压缩性地基，持力层底面或相邻基底40 工程勘察 Geotechnical Investigation&Survrying 2010年增刊第1期 标高的坡度大于10%。 （3）地基持力层虽属同一地貌单元或工程地质单元2）中—高压缩性地基，持力层及其下卧层在基础宽度方向上的厚度差值大于0.05b（b为基础宽度）。 （4）同一高层建筑虽处于同一地貌单元或同一工程地质单元，但各处地基土的压缩性有较大差异时需进行定量分析。 图2 图3 2010年增刊第1期 工程勘察 Geotechnical Investigation&Survrying 41 按下列公式计算当量模量： ∑∑∑Δ×−==nISiiinnnISiinIisEZZEAAEααα00/ 根据当量模量最大值Esmax和当量模量最小值Esmin的比值判定地基均匀性。 5 桩基工程地层均匀性与地基均匀性评价 桩基础持力层当为高强度低压缩性岩土层（Es＞20MPa）或基岩（低压缩性地基）时，一般桩基变形量较小，可不考虑地基均匀性的影响，桩基的均匀性评价主要分析持力层顶面坡度的不均匀性，当桩端持力层顶面坡度大于10%时应考虑对工程的影响。如应分析桩的稳定性（桩端是否会发生滑移），尤其是对预制桩持力层起伏不均匀时，而造成接桩和截桩，桩端坡度难以控制，并且当持力层起伏较大应在规定的钻孔间距内加密勘探点，复杂地基需一桩一孔布置勘探点，工程必要时可建议进行施工勘察。 对桩端持力层以下压缩层范围以内有中—高压缩性软弱夹层时（如图4）应评价桩基地基均匀性，并可参照天然地基的均匀性评价方法进行评价。 The understanding and investigation on the evaluation of Strata and foundation uniformity Zhang Xiaoyu，Zhang Lili Abstract: Based on the understanding to geotechnical engineering investigation code, the effect of strata and foundation uniformity and their interaction is explained in the paper, and the importance of uniformity foundation assessment is analyzed. Then the evaluation method of foundation uniformity is thinned. Keywords: strata uniformity; foundation uniformity; deformation control; equivalent modulus 图4

七夕，古今诗人惯咏星月与悲情。吾生虽晚，世态炎凉却已看透矣。情也成空，且作“挥手袖底风”罢。是夜，窗外风雨如晦，吾独坐陋室，听一曲《尘缘》，合成诗韵一首，觉放诸古今，亦独有风韵也。乃书于纸上。毕而卧。凄然入梦。乙酉年七月初七。

-----啸之记。

土木与环境工程学院土木工程系

土木工程专业本科必修课程

工程地质学

复习思考题

参考答案

编者：谢谟文

2012-6 1工程地质学：是将地质学的原理运用于解决工程稳定性问题的一门科学。

2地质作用：所有引起矿物、岩石的产生和破坏，从而使地壳面貌发生变化的自然作用。

3地壳运动由地球自转速度的改变等原因，使得组成地壳的物质（岩体）不断运动，改变它的相对位置和内部构造，称地壳运动。

4岩浆作用：软流圈及岩石圈中下部的高温融熔物质沿某一通道上升至地表或在地下冷凝成岩的过程叫岩浆作用

5地震：岩石圈机械运动积累的能量，由于岩石圈破裂而突然释 放的一种现象，由于地震波的传播引起地面快速颤动叫地震

6岩石：在一定的地质作用中形成，并在一定的地质和物理、化学条件下稳定存在的矿物集合体。

7.矿物是由地质作用形成的天然单质或化合物，具有一定的化学组成和物理性质。

8岩石的结构：组成岩石的岩屑或矿物的结晶程度、颗粒大小、形状及相互关系。

8地层：地质学上把某一地质年代形成的一套岩层（无论是沉积岩，火山碎屑岩还是变质岩）称为那个时代的地层。

9地层层序定律：正常的地层总是老的先沉积在下，而新的则后沉积在上，这种新老地层的覆盖关系叫地层层序律。

10. 地质构造：是指地质体（岩层、岩体或矿体）存在的空间形式、状态及相互关系，是地质作用（地壳运动等）所造成的岩石（或矿体）变形、变位 等现象，是地壳运动的结果，它们主要包括褶皱、断裂等。

11.断层：岩层受力发生破裂，破裂面两侧岩块发生明显的位移，这种断裂构造称断层。

12 活断层：现在正在活动或在最近地质时期发生过活动的断层。