2007年10月 Rock and Soil Mechanics Oct. 2007
收稿日期：2007-05-28
基金项目：中国建筑科学研究院青年基金项目资助（No.411-0513002-3）。
作者简介：吴春秋，男，1977年生，博士，工程师，主要从事地基基础工程方面的研究与实践。E-mail: wcqdy@https://www.doczj.com/doc/fc11716238.html,
文章编号：1000－7598－（2007）增刊－0905－04
复合地基加固路堤的稳定性分析
吴春秋，肖大平
（中国建筑科学研究院地基基础研究所，北京 100013）
摘 要：通过对复合地基加固路堤稳定性的极限平衡法和有限单元法的计算结果进行对比分析，揭示出当路堤的稳定性由复合地基决定时，极限平衡法和有限单元法的计算结果存在较大差异。应用岩土有限元软件Plaxis 中的强度折减法可得到合理的路堤稳定性分析结果。对复合地基中桩体破坏模式的分析认为，桩体发生非剪断破坏之外的弯曲、转动、拉伸等破坏模式是极限平衡法与有限单元法计算结果产生差异的根本原因。由此进一步指出，当处理存在土与结构物相互作用的边坡稳定问题时，极限平衡法的分析结果可能会高估了边坡的稳定性，应慎重判别其合理性。 关 键 词：复合地基；路堤；边坡稳定；极限平衡法；有限单元法 中图分类号：TU 457 文献标识码：A
Stability analysis of embankment on composite subgrade
WU Chun-qiu, XIAO Da-ping
(Institute of Foundation Engineering, China Academy of Building Research, Beijing 100013, China)
Abstract: Based on comparative analyses of slope stability of embankment on composite subgrade by using limit equilibrium method and finite element method, it is revealed that the calculated safety factors by LEM and FEM can be significantly different when the reinforcements in composite subgrade have dominating influence. Embankment stability can be well predicted by strength-reduction method by using plaxis software. It is further investigated that for embankment on composite subgrade the potential failure patterns of reinforcement columns such as bending, rotation and extension, other than direct shearing through reinforcements, made the difference in calculated safety factors by LEM and FEM. Therefore, for embankment stability analysis with interaction between soil and reinforcement in composite subgrade, LEM may overestimate slope stability and its applicability should be checked with caution. Key words: composite subgrade; embankment; slope stability; limit equilibrium method; finite element method
1 引 言
在软土地基上修筑路堤，其稳定性和沉降一样是一个需充分重视的问题。排水固结、深层搅拌法、低强度桩复合地基、土工合成材料加筋垫层等地基处理方法都可以被用来解决软土地基上路堤的稳定性和沉降问题，其中深层搅拌法、低强度桩复合地基等复合地基处理技术由于施工速度快、工后沉降小等优点在工程实践中应用最为广泛。Terashi 指出，日本有近60 %、北欧有近85 %的路堤工程采用了复合地基处理技术来减小沉降、提高稳定 性
[1]
。在我国，也有大量用复合地基处理高速公路、
铁路软土地基的工程实例[2]。
复合地基加固路堤的稳定性可用Bishop ，Morgenstern-Price 等极限平衡法进行分析，也可用强度折减等有限元法进行分析。极限平衡法考虑的是临界滑裂面的抗剪强度，即以材料发生剪切破坏时发挥的剪切强度作为抗滑力。然而复合地基中的桩体依其强度与桩周土体强度关系的不同，在竖向力和水平力的作用下，可能会出现剪切、弯曲、转动、拉伸破坏[3]。由于桩体材料的抗拉强度明显小于其抗剪强度，采用极限平衡法对复合地基加固路堤进行稳定分析时，可能会高估了其稳定性。
本文通过对算例采用极限平衡法、有限单元法
计算的安全系数进行对比分析，指出当路堤的稳定性由复合地基决定时，极限平衡法和有限单元法的计算结果存在较大差异，极限平衡法得到的安全系数一般会高于有限单元法得到的。进一步分析指出，采用有限单元法能更合理地评价路堤的稳定性。
2 算例描述及分析方法介绍
如图1所示位于一软土地基上的路堤，几何尺寸及材料参数均标于图中。软土层厚度为10 m ，其下为基岩。路堤高度为5 m ，坡度为1:2，坡顶有 12 kPa 的均布压力模拟交通荷载。在平面应变分析中，复合地基中的桩体只能被模拟成连续墙的形式。桩体厚1 m ，间距为2.5 m 。所有的材料均用M-C 模型模拟，其中桩体的抗拉强度假定为凝聚力的 20 %，其余材料均不考虑抗拉强度。
图1 复合地基加固路堤模型
Fig.1 Model of embankment over composite subgrade
需要说明的是，对应于图中给出的土体强度参数，在未加固时堤坝的稳定性是能满足要求的，设置此算例的主要目的是要考察随着桩体部分材料强度的变化，极限平衡法和有限单元法分析结果的差异。在极限平衡法中，复合地基中的桩体被当作只是强度高于周围土体的土条，当滑裂面经过时，桩体能充分发挥其抗剪强度以提供抗滑力。在有限元分析中，能考虑桩与土的相互作用，能考虑桩周的应力集中，从而能反映出不同于剪切破坏的失稳 机制。
极限平衡分析采用Morgenstern-Price 法[4]，有限单元分析采用强度折减法[5]，分别采用商业软件GeoStudio 和Plaxis 进行计算。两种方法的具体算法参见相关文献，这里不再赘述。Plaxis 是国际知名的有限元岩土分析软件，具有强大的渗流、固结、稳定计算功能，且对土体数值计算中的非线性问题具有很好的适应性，用于边坡稳定分析时能自动地实现强度折减算法[6]。在Plaxis 软件中，通过设置几何厚度为0的界面单元来模拟桩土之间的相互作用，通过给界面选取合适的界面强度折减因子的值
来模拟相互作用的糙率。
3 LEM 与FEM 计算结果对比
3.1 未加固路堤的稳定性分析
当桩体部分材料强度等于桩周土体强度时，实际上模拟了未加固的状态。由极限平衡法计算的安全系数为1.339，有限元计算的安全系数为1.389，二者基本一致。
图2为极限平衡法（LEM ）搜索得到的路堤滑裂面。图3为有限元（FME ）计算中增量位移所反
映出来的路堤极限状态下的滑动区域分布图，从图中可以很容易地找到滑裂面的大致位置。从图2和图3中可以看出，
两种方法得到的滑裂面基本相同。由于存在软弱地基，出现的破坏型式为深层滑动。
图2 极限平衡法得到的未加固路堤滑裂面
Fig.2 Slip surface in non-reinforced embankment
searched by LEM
图3 有限单元法得到的未加固路堤滑动区域分布图
Fig.3 Slip zone in non-reinforced embankment
calculated by FEM
上述计算结果证明，对于均质土坡的稳定性分析，极限平衡法能得到和有限单元法相一致的结 论，这与其他文献资料的结论是一致的[7]。 3.2 加固路堤的稳定性分析
逐步增加桩体部分材料的强度，可以模拟地基被加固的情形。在计算中，只变化桩体材料的凝聚力，从与软土相同的15 kPa 逐步提高到300 kPa 。极限平衡法和有限单元法的计算结果见图4。从图中可以看出，无论是采用极限平衡法还是采用有限单元法，安全系数具有随着桩体强度提高而增大的趋势。当桩体强度较小时（凝聚力小于50 kPa ）或桩体强度较高时（凝聚力大于200 kPa ），极限平衡法和有限单元法的计算结果接近；当桩体凝聚力取为100 kPa 时，两种方法计算得到的安全系数相差
滑裂面
增刊 吴春秋等：复合地基加固路堤的稳定性分析 最大，极限平衡法计算得到的安全系数要大于有限单元法计算得到的。另外，从图4中可以看出，当桩体凝聚力大于200 kPa 后，无论是采用哪种计算方法，安全系数都趋于稳定，即路堤的安全系数不再随着桩体强度的提高而增大。
图4 桩体不同强度对应的安全系数 Fig.4 Safety factor versus strength of
reinforcement columns
图5为桩体材料凝聚力大于100 kPa 后由极限平衡法得到的滑裂面，可见软弱地基被加固达到一定强度后，路堤的破坏由深层滑动发展为浅层滑动。因此，当路基被加固达到一定强度后，路堤的稳定性由上层路堤堆土的材料特性控制，此时通过进一步加固路基来提高路堤的稳定性是无效的。
图5 桩体材料c >100 kPa 极限平衡法得到的路堤滑裂面 Fig.5 Slip surface searched by LEM when c >100 kPa
3.3 增加面板后路堤的稳定性分析
为了进一步说明当滑裂面通过加固区域时极限平衡法和有限单元法计算结果的差异，在路堤坡面上增加一个强度足够大的面板，如图
6所示，阻止浅层滑动的发生。虽然面板是为了说明问题所需而增加的，但在实际中这种情况还是存在的，例如路堤浇筑混凝土护面，又如水工中的面板堆石坝，这
图6 面板及面板材料
Fig.6 Concrete face slab and its material parameters
样的计算是具有实际意义的。
图7为增加面板后桩体材料的凝聚力从15 kPa 提高到300 kPa ，极限平衡法和有限单元法的安全 系数计算结果。可以看出，当桩体强度较低时（凝聚力小于50 kPa ），极限平衡法与有限单元法的计算结果一致。随着桩体强度的增大，安全系数也随着增大，但极限平衡法的计算结果几乎在成直线增 长，而有限单元法的计算结果增长缓慢，趋于稳定。
当桩体凝聚力超过50 kPa 后，两种方法计算得到的安全系数差别越来越大，极限平衡法的计算结果远大于有限单元法的。
图7 增加面板后路堤安全系数随桩体强度的变化 Fig.7 Variation of safety factor with strength of
reinforcement columns
图8为桩体材料凝聚力c =200 kPa 时，由极限平衡法得到的滑裂面。与图5对比，可见由于面板的存在，加固后路堤的破坏型式为深层滑动。 图8 桩体材料c =200 kPa 极限平衡法得到的路堤滑裂面 Fig.8 Slip surface searched by LEM for c =200 kPa
4 数值计算结果分析
通过以上对比分析可以得出这样一个结论：对修筑于复合地基加固路基上的路堤出现深层滑动时进行稳定性分析，采用极限平衡法和有限单元法会得出存在较大差异的结论。Han 等曾对类似的问题用有限差分法进行过分析，也得出了相似的结论[8]。算例中极限平衡法和有限单元法计算结果出现差异的原因正是本文想要指出的。
计算安全系数时，极限平衡法以滑裂面上材料充分发挥抗剪强度来提供抗滑力，并且抗剪强度符合M-C 强度准则。众多文献，包括文中算例均表明，如果边坡失稳时，材料均发生剪切破坏（例如均质
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岩土力学 2007年
边坡的情况），采用M-C理想弹塑性模型，极限平衡法能得到和有限单元法一致的结论。对于本文算例，当桩体部分材料参数取为与桩周土体一样时，整个路堤相当于一个均质边坡；当桩体材料强度达到一定程度时，整个路堤的稳定性与路基无关，取决于复合路基上的路堤部分，此时路堤的稳定问题也相当于一个均质边坡的稳定问题，因而便出现了图7所示两条安全系数曲线两端基本一致的情形。
当出现滑裂面经过复合地基的深层滑坡时，路堤的稳定性由软土路基和其中的桩体强度控制。众多研究表明，复合地基中的桩体在水平和竖向荷载作用下，可能会发生剪切、弯曲、转动、拉伸破坏以及各种破坏型式的组合[3，9]。图9为桩体部分材料凝聚力等于100 kPa时，由有限单元法分析得到的极限状态时路堤内部的剪应变分布。与均质边坡稳定分析结果不一样，由于桩体的存在，极限状态下边坡内没有形成一条贯通的剪切滑动带，而是在桩体前后出现了剪应变集中的现象。很明显，是桩体阻止了剪切带的形成。竖向条带状分布的剪应变说明桩体发生了弯曲、转动。由于M-C材料的抗拉强度很小，远小于其抗剪强度，因此，当桩体以弯曲、转动、拉伸等形态破坏时，以抗剪强度理论为基础的极限平衡法不再适用，其计算结果往往会高估边坡的稳定性。由于有限单元法全面满足静力许可、应变相容和应力-应变之间的本构关系，通过对分析对象进行离散，可以模拟各种破坏形态，因此，能更为合理地揭露复合地基中桩体的破坏本质，从而能更为合理地评价路堤的稳定性。
由此可见，复合路基中桩体破坏模式的改变是极限平衡法与有限单元法计算结果出现差异的根本原因。当桩体材料强度逐渐高于周围土体时，桩体的破坏逐渐由剪切破坏为主发展到弯曲、转动、拉伸破坏占主导地位。
图9 桩体材料c=100 kPa路堤内部的剪应变Fig.9 Distributing of shear strain inside embankment
for c=100 kPa
5 结论
（1）对于均质土坡的稳定性分析，如果采用M-C理想弹塑性模型，极限平衡法能得到和有限单元法相一致的结论。
（2）当存在软弱路基时，路堤失稳会出现深层滑动的情况。当滑裂面经过复合路基时，由于桩体的存在，极限平衡法得到的安全系数高于有限单元法得到的，有限单元法的结论合理。
（3）复合路基中桩体发生弯曲、转动、拉伸等破坏型式是极限平衡法与有限单元法计算结果产生差异的根本原因。
（4）极限平衡法以剪切强度为基础，以充分发挥滑裂面经过部位材料的抗剪强度来提供抗滑力，当涉及土与结构物相互作用时，极限平衡法可能会得出不合理的结论，需慎重判别。
参 考 文 献
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第一节坝基岩体抗滑稳定性分析 重力坝、支墩坝等挡水建筑物。 一、坝基岩体承受的荷载分析 （沿坝轴线方向取1m宽坝基（单宽坝基）为单位进行计算，如图10.1所示） 图10.1 坝体静水压力分布示意图 1．坝体重力W（kN） 式中：—坝体材料的容重（KN/m3）； —坝体横截面面积（m2）。 2．静水压力 ①水平静水压力： ②竖直（向）静水压力：（阴影部分面积） 如： 3．泥沙压力（F） 由朗肯土压力理论： 式中：—泥沙的容重； —坝前淤积泥沙厚度； φ—泥沙的内摩擦角。 4.浪压力（P） 确定比较困难。 当坝的透水面为铅直面或坡度大于1∶1时。 ①时，水深处浪压力的剩余强度为： 式中：—波浪高度； —波浪长度； —波浪破碎的临界水深； —水深。 ②，在深度以下可不考虑浪压力的影响， 式中：。 5．扬压力（U）（作用于坝底上的渗流压力） 图10.2 坝底扬压力分布图 如图10.2所示。 ①在没有灌浆和排水设施的情况下 （即图中梯形面积） 式中：—单宽坝底所受扬压力； —坝底宽度； —不大于1.0的系数。 当时，（即“莱维（Levy）法则”） ②当坝基有灌浆帷幕和排水设施时，如仅有排水设施时，λ=0.8～0.9。 ③如果能确定坝基岩体内地下水渗流的水力梯度（I），则可按下式计算渗透压力：6．岩体重力（G） 7．地震力（）
—地震影响系数；—坝体与滑面上部岩体重力。 图10.3 接触面滑动示意图 二、坝基岩体的破坏模式 根据坝基失稳时滑动面的位置，分为三种模型： 图10.4 岩体内滑动类型示意图 三、坝基岩体抗滑稳定性计算 1．接触面抗滑稳定性计算 如图10.5所示。 （1）抗滑稳定性系数：或 图10.5 接触面滑动受力示意图 —坝体与基岩接触面的摩擦系数； C—接触面的内聚力。 （2）为增大η，将坝体和岩体接触面设计成向上游倾斜的平面，如图10.6所示，作用于接触面的正压力：拉滑力： 滑动力： 图10.6 坝底面倾斜的情况及受力分析 （3）如果坝底面水平且嵌入岩基较深，如图10.7所示，那么在计算η时，应考虑下游岩体的抗力（被动压力）。 对楔体abd，在bd面上： 在bd法线方向： 图10.7 岩体抗力计算示意图 ∴岩体的抗力： 修正为： （因为工程设计中，只是部分利用或不利用岩体抗力。） 式中：ξ为抗力折减系数，0～1.0） 2．坝基岩体内滑动的稳定性计算 （1）沿水平软弱结构面滑动的情况 若滑动面埋深不大，一般不计入岩体抗力；如滑动面埋深较大则应考虑抗力的影响。如图10.8所示。 图10.8 倾向上游结构面滑动计算图 式中：，分别为坝基可能滑动面上总的法向压力和切向推力； 为可能滑动面上作用的扬压力； 为可能滑动面上游铅直边界上作用的水压力； 图10.9 倾向上游结构面滑动计算图 ，分别为可能滑动面的摩擦系数和粘聚力； A为可能滑动面的面积；
第8章土坡稳定性 一.简答题 1.土坡稳定有何实际意义？影响土坡稳定的因素有哪些? 2.何为无黏性土坡的自然休止角？无黏性土坡的稳定性与哪些因素有关？ 3.简述毕肖普条分法确定安全系数的试算过程？ 4.试比较土坡稳定分析瑞典条分法、规范圆弧条分法、毕肖普条分法及杨布条分法的异同？ 5.分析土坡稳定性时应如何根据工程情况选取土体抗剪强度指标和稳定安全系数？ 6.地基的稳定性包括哪些内容？地基的整体滑动有哪些情况？应如何考虑？ 7.土坡稳定分析的条分法原理是什么？如何确定最危险的圆弧滑动面？ 8.简述杨布(Janbu)条分法确定安全系数的步骤。 二.填空题 1.黏性土坡稳定安全系数的表达式为。 2.无黏性土坡在自然稳定状态下的极限坡角，称为。 3.瑞典条分法稳定安全系数是指和之比。 4.黏性土坡的稳定性与土体的、、、 和等5个参数有密切关系。 5.简化毕肖普公式只考虑了土条间的作用力而忽略了作用力。 三.选择题 1.无粘性土坡的稳定性，（）。 A.与坡高无关，与坡脚无关 B.与坡高无关，与坡脚有关 C.与坡高有关，与坡脚有关 D.与坡高有关，与坡脚无关 2.无黏性土坡的稳定性（）。 A.与密实度无关 B.与坡高无关 C.与土的内摩擦角无关 D.与坡角无关 3.某无黏性土坡坡角β=24°，内摩擦角φ=36°，则稳定安全系数为( ) A.K=1.46 B. K=1.50 C.K=1.63 D. K=1.70 4. 在地基稳定性分析中，如果采用分析法，这时土的抗剪强度指标应该采用下列哪种方法测定？（） A.三轴固结不排水试验 B.直剪试验慢剪 C.现场十字板试验 D.标准贯入试验 5. 瑞典条分法在分析时忽略了（）。 A.土条间的作用力 B.土条间的法向作用力 C.土条间的切向作用力 6.简化毕肖普公式忽略了（）。 A.土条间的作用力 B.土条间的法向作用力 C.土条间的切向作用力
第八讲边坡稳定分析和地基承载力 一、内容提要： 本讲主要讲述①边坡稳定分析：土坡滑动失稳的机理、均质土坡的稳定分析、土坡稳定分析的条分法；②地基承载力：地基破坏的过程、地基破坏型式、临塑荷载和临界荷载、地基极限承载力斯肯普敦公式、太沙基公式、汉森公式 二、重点、难点： 土坡滑动失稳的机理、地基破坏的过程、临塑荷载和临界荷载以及地基极限承载力公式三、内容讲解： 第一节边坡稳定分析 一、土坡滑动失稳的机理 工程实际中的土坡包括天然土坡和人工土坡，天然土坡是指天然形成的山坡和江河湖海的岸坡，人工土坡则是指人工开挖基坑、基槽、路堑或填筑路堤、土坝形成的边坡。1、土坡滑动失稳的原因一般有以下两类情况： (1)外界力的作用破坏了土体内原来的应力平衡状态。如基坑的开挖，由于地基内自身重力发生变化，改变了土体原来的应力平衡状态；又如路堤的填筑、土坡顶面上作用外荷载、土体内水的渗流、地震力的作用等也都会破坏土体内原有的应力平衡状态，导致土坡坍塌。 (2)土的抗剪强度由于受到外界各种因素的影响而降低，促使土坡失稳破坏。如外界气候等自然条件的变化，使土时干时湿、收缩膨胀、冻结、融化等，从而使土变松，强度降低；土坡内因雨水的浸入使土湿化，强度降低；土坡附近因打桩、爆破或地震力的作用将引起土的液化或触变，使土的强度降低。 【例题1】关于土坡失稳的原因，一般包括有（）。
A. 外界力的作用破坏了土体内原来的应力平衡状态 B. 土的抗剪强度由于受到外界各种因素的影响而降低，促使土坡失稳破坏 C. 土的抗压强度由于受到外界各种因素的影响而降低，促使土坡失稳破坏 D. A、B 答案：D 【例题2】在下列各种土坡中，不属于人工土坡的是（）。 A. 山坡 B. 基坑边坡 C. 路堑边坡 D. 土坝边坡 答案：A 2、边坡的破坏类型与特征 边坡在自然与人为因素作用的破坏形式主要有：滑坡、塌滑、崩塌、剥落几种，其主要特征见表15-10-1。 【例题3】边坡破坏的主要形式中不包括( )。 A.崩塌 B. 滑坡
地基稳定性分析评价内容 影响地基稳定性的因素，主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建（构）筑物特征等。一般情况下，需要对如下建（构）筑物进行地基稳定性评价：经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等。通常涉及到岩土工程方面主要的内容有： （1）岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质，地层结构。特别是有特殊性岩土，隐伏的破碎或断裂带，地下水渗流等特殊情况； （2）地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上，建（构）筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。 按照《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)规定，通常需要分析评价的内容总结如下： 1、地基承载力计算与验算 验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满 足要求。应严格按照《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011) 5.2和《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)8.2.6~8等条款执行。 2、变形验算
建筑物的地基变形计算值，不应大于建筑物地基允许变形值。在勘察阶段往往建筑物特征参数不明确，一味要求勘察报告中能有准确的结论也勉为其难，但在岩土工程勘察报告中应提供符合规范要求的岩土变形参数，供上部结构计算条件具备时按照(GB50007-2011)5.3、(JGJ72-2004)8.2.9~12和《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)有关条款计算。 3、基础埋置深度的确定 对高层建筑和高耸构筑物基础的埋置深度，应满足地基承载力、变形和稳定性要求。位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑稳定性要求。天然地基上的箱形或或筏形基础埋置深度不宜小于1/15H；桩箱或桩筏基础不宜小于1/18H，H为建筑物高度。 4、位于稳定土坡坡顶上的建筑 应根据建（构）筑物基础形式，按照(GB50007-2011)5. 4.1~2有关规定确定基础距坡顶边缘的距离和基础埋深。需要时，还应按照《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002) 5.1～3有关规定验算坡体的稳定性。验算方法对均质土可采用圆弧滑动条分法，发育软弱结构面、软弱夹层及层状膨胀岩土时，应按最不利的滑动面验算。当坡体中分布膨胀岩土时应考虑坡体含水量变化的影响；具有胀缩裂缝和地裂缝的膨胀土边坡，应进行沿裂缝滑动的验算。 5、受水平力作用的建（构）筑物 ①山区应防止平整场地时大挖大填引起滑坡； ②岸边工程应考虑冲刷、因建筑物兴建及堆载引起地基失稳。
建筑地基的稳定性分析和评价 一、地基稳定性 地基稳定性是指主要受力层的岩土体在外部荷载作用下沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度，避免由此地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3、14.1.4规定，岩土体的变形、强度和稳定应在定性分析的基础上进行定量分析。评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算，评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。 二、地基稳定性分析评价内容 影响地基稳定性的因素，主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建（构）筑物特征等。一般情况下，需要对经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等建（构）筑物进行地基稳定性评价。 通常情况下，涉及到主要的内容有：（1）岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质，地层结构。特别是有特殊性岩土，隐伏的破碎或断裂带，地下水渗流等特殊情况；（2）地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上，建（构）筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)规定，对山东地区该问题常见的几种情况罗列如下：
1、地基承载力计算与验算 验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满足要求。应严格按照《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011) 5.2和《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ 72-2004)8.2.6~8等条款执行。 2、变形验算 建筑物的地基变形计算值，不应大于建筑物地基允许变形值。在勘察阶段往往建筑物特征参数不明确，一味要求勘察报告中能有准确的结论也勉为其难，但在岩土工程勘察报告中应提供符合规范要求的岩土变形参数，供上部结构计算条件具备时按照(GB 50007-2011) 5.3、(JGJ 72-2004) 8.2.9~12和《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2002)有关条款计算。 3、基础埋置深度的确定 对高层建筑和高耸构筑物基础的埋置深度，应满足地基承载力、变形和稳定性要求。位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑稳定性要求。天然地基上的箱形或或筏形基础埋置深度不宜小于1/15H；桩箱或桩筏基础不宜小于1/18H，H为建筑物高度。 4、位于稳定土坡坡顶上的建筑 应根据建（构）筑物基础形式，按照(GB 50007-2011) 5.4.1~2有关规定确定基础距坡顶边缘的距离和基础埋深。需要时，还应按照《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2002)5.1～3有关规定验算坡体的稳定性。验算方法对均质土可采用圆弧滑动条分法，发育软弱结构面、软弱夹层及层状膨胀岩土时，应按最不利的滑动面验算。当坡体中分布膨胀岩土时应考虑坡体含水量变化的影响；具有胀缩裂缝和地裂缝的膨胀土边坡，应进行沿裂缝滑动的验算。
路基稳定性分析与加固 【摘要】本文采用总应力法和有效固结应力法对软土路基进行稳定性计算分析，同时还利用假想摩擦角法和悬浮法浸水路堤的稳定性进行了简单的分析。最后提出了不同情况下路基的防护与加固措施。 【关键词】路基稳定；总应力；有效固结应力；摩擦角法；悬浮法 公路路基是路面的基础，它承受着土体本身的自重和路面结构的重力，同时还承受由路面传递下来的行车荷载，所以路基是公路的承重体。路基根据断面形式可分为路堤、路堑和填挖结合三种类型。路基的变形分为可恢复变形和不可恢复变形，路基的不可恢复变形将引起路基标高和边坡坡度、形状的改变。严重时，造成土体位移，危及路基的整体性和稳定性，造成路基的各种破坏。 路基的主要病害主要有以下几种：路基沉陷、边坡滑塌、碎落和崩塌、路基沿山坡滑动。不良地质和水文条件造成的路基破坏。下面对软土路基和浸水路堤的稳定性分析研究。 １软土路基的稳定性 软土是由天然含水率大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所有的土，主要有淤泥、泥炭和淤泥质。软土的抗剪强度低，填土后受压，将会产生侧向滑动或较大的沉降，从而导致路基的破坏，一般都要求采取一定的稳定加固措施。对于薄层软土，原则上应清除换土；软土层较厚时，如果填土高度H 超过软土所容许的填筑临界高度Hc，换土量较大，应采取加固措施。 １．１临界高度的计算 软土地基的临界高度Hc是指天然地基状态下，不采取任何加固措施，所容许的路基最大填土高度。鉴于填土的重度，一般为17.5~19.5kN/m3,所以实际工程中可近似取Hc＝0.3c。对于非均质软土地基的填土临界高度，涉及因素很多，实际计算时可以直接根据稳定性分析结果而定。 １．２软土路基稳定的计算方法 软土地基的路堤滑动成圆弧滑面，稳定验算方法采用圆弧条分法，根据计算过程中的参数选择不同，可分为总应力法、有效固结应力法、有效应力法等。 （1）总应力法 当采用总应力法时，地基的抗剪强度采用总强度τ或采用直剪快剪指标的cp,φq,值，而路基填料的抗剪强度则用直剪快剪指标。总应力法中的抗剪强度指标可由十字板原位测定，也可从静力触探的ps,换算取得。在不少地区有经验公式可供参考。总应力法计算的K值主要是为快速施工瞬时加载情况下提供的安全系数，而未考虑在路基荷载作用下，土层固结所导致的土层总强度的增长。 （2）有效固结应力法 有效固结应力法可以求固结过程中任意时刻已知固结度的安全系数，但它本身不计算固结度，只是把固结度作为已知条件。在路堤荷载作用下，达到某一固结时，滑裂面上某一土条底面所处土层的软土抗剪强度由两部分组成，其一为未加荷前土层天然强度,其二为路堤填筑后，固结过程所增加的强度。但应该注意的是，当固结较小时，用有效固结应力法计算的安全系数不一定比用快剪指标的总应力计算的安全系数大。 ２浸水路堤的稳定性 浸水路堤除受自重和行车荷载作用外，还受到水浮力和滲透动水压力的作
《现代工程地质学》 读书报告 岩溶地区 地基处理及稳定性分析 姓名：罗国才 学号：15121158 班级：硕1508班 专业：地质资源与地质工程 指导老师：王连俊教授
岩溶地区地基处理及稳定性分析 岩溶地区的地质构成常常会引起地基的不均与沉降、承载力不足以及地基的塌陷或滑动等严重破坏。而随着经济的发展，越来越多的建筑工程在岩溶地区展开，岩溶地基就成为了工程建设过程中最为突出、亟待解决的重要问题。 一、岩溶地区存在的工程地质问题 岩溶地区就是我们常说的喀斯特地貌，是硫酸盐岩、碳酸盐岩等可溶性的岩石在水的腐蚀和崩塌的作用下，产生的各种地质形态、作用和现象的统称。在这样的地区进行工程建设，建筑物的基础很容易遇到土洞、溶洞等不良的地质问题。这些天然的土洞和溶洞都是由能够溶于水的石灰岩组成的，由于石灰岩长期受到水的冲刷和溶蚀，石灰岩的结构出现变化，日积月累就会形成土洞和溶洞。这些天然的土洞和溶洞不管是大小还是分布都会造成工程建筑在设计和施工方面的重大影响。 在岩溶地区进行工程建筑，地基处理是工程施工中的难点，更是重点。以下是岩溶地区可能出现的工程地质问题。 （1）地基不稳及塌陷问题 由于地表的岩溶作用，石灰岩的表层会有溶沟发育，在这些发育的溶沟之间常常会残留尖棱状或者锥状的石芽，导致石灰岩地基出现高低不平的现象，从而形成石芽地基。此外，石芽间的溶沟会被土填充，所以具有较低的强度和较高的压缩性，容易引起建筑地基的不均匀沉降，从而无法保证建筑的稳定性。土洞地基和溶洞地基也容易在建筑物的荷重作用下产生塌陷，给建筑物造成严重的安全隐患。 （2）突水和渗漏问题 在岩溶地区，由于岩体中存在的缝隙、溶洞和管道，导致在地基基坑开挖或隧道开挖时，如果有承压水，那么很容易引起地下突水，从而导致地基基坑的排水困难，严重的还会把地基淹没。 影响岩溶地基稳定性的自身因素有：溶洞顶板的厚度和跨度，洞体完整程度和充填情况，岩体强度和产状分布，岩溶裂隙发育和。外部因素有：荷载大小和作用时间长度等。 二、岩溶地区的地基处理 岩溶地基变形破坏主要形式有地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动、地表坍塌等。
建筑地基的稳定性分析和评价 《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版) 4.1.11第3款规定应“分析和评价地基的稳定性……”，由于该部分内容在规范中较分散，各位同行在岩土工程勘察报告编写时，往往感到无从下笔，现归纳如下，供参考，不当之处望不吝赐教。 一、地基稳定性 地基稳定性是指主要受力层的岩土体在外部荷载作用下沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度，避免由此地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3、14.1.4规定，岩土体的变形、强度和稳定应在定性分析的基础上进行定量分析。评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算，评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。 二、地基稳定性分析评价内容 影响地基稳定性的因素，主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建（构）筑物特征等。一般情况下，需要对经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等建（构）筑物进行地基稳定性评价。 通常情况下，涉及到主要的内容有：（1）岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质，地层结构。特别是有特殊性岩土，隐伏的破碎或断裂带，地下水渗流等特殊情况；（2）地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上，建（构）筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)规定，对山东地区该问题常见的几种情况罗列如下： 1、地基承载力计算与验算 验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满足要求。应严格按照《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011) 5.2和《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ 72-2004)8.2.6~8等条款执行。 2、变形验算 建筑物的地基变形计算值，不应大于建筑物地基允许变形值。在勘察阶段往往建筑物特征参数不明确，一味要求勘察报告中能有准确的结论也勉为其难，但在岩土工程勘察报告中应提供符合规范要求的岩土变形参数，供上部结构计算条件具备时按照(GB 50007-2011) 5.3、(JGJ 72-2004) 8.2.9~12和《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2002)有关条款计算。 3、基础埋置深度的确定 对高层建筑和高耸构筑物基础的埋置深度，应满足地基承载力、变形和稳定性要求。位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑稳定性要求。天然地基上的箱形或或筏形基础埋置深度不宜小于1/ H；桩箱或桩筏基础不宜小于1/18H，H为建筑物高度。 15 4、位于稳定土坡坡顶上的建筑 应根据建（构）筑物基础形式，按照(GB 50007-2011) 5.4.1~2有关规定确定基础距坡顶边缘的距离和基础埋深。需要时，还应按照《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2002)5.1～3有关规定验算坡体的稳定性。验算方法对均质土可采用圆弧滑动条分法，发育软弱结构面、软弱夹层及层状膨胀岩土时，应按最不利的滑动面验算。当坡体中分布膨胀岩土时应考虑坡体含水量变化的影响；具有胀缩裂缝和地裂缝的膨胀土边坡，应进行沿裂缝滑动的验算。 5、受水平力作用的建（构）筑物 ①山区应防止平整场地时大挖大填引起滑坡； ②岸边工程应考虑冲刷、因建筑物兴建及堆载引起地基失稳。 6、土岩组合地基 该类地基下卧基岩面为单向倾斜时，应描述岩面坡度、基底下的土层厚度、岩土界面上是否存在软弱层（如泥化带）。
第七章地基承载力与土坡稳定性 填空题 1、在荷载作用下，建筑物地基的破坏通常是由于承载力不足而引起的剪切破坏，地基剪 切破坏的形式可分为整体剪切破坏、——和——三种。 2、典型的载荷试验p-s曲线可以分成顺序发生的三个阶段，即压密变形阶段、局部剪损阶段和——。 3、承载力因数是仅与————有关的无量纲系数。 4、考虑倾斜荷载的影响，地基极限承载力应——；考虑基础两侧覆盖层抗剪强度的影响，地基极限承载力可。 5、由于的存在，粘性土坡不会像无粘性土坡一样沿坡面表面滑动。 参考答案 1．局部剪切破坏，冲剪破坏；2．整体剪切破坏阶段；3．土的内摩擦角； 4．降低，提高；5．粘聚力； 选择题 2．下列属于地基土整体剪切破坏的特征的是（1、2、3） (1)基础四周的地面隆起；(2)多发生于坚硬粘土层及密实砂土层； (3)地基中形成连续的滑动面并贯穿至地面；(4)多发生于软土地基。 3．下列属于地基土冲剪破坏的特征是（1、2、3） (1)破坏时地基中没有明显的滑动面；(2)基础四周地面无隆起； (3)基础无明显倾斜，但发生较大沉降；(4)p-s曲线有明显转折点。 4．影响地基破坏模式的因素包括(1、2、3、4)。 (1)荷载大小；(2)基础埋深；(3)加荷速率；(4)地基土的压缩性高低. 5．影响无粘性土坡的稳定性的主要因素是（2、4） (1)坡高；(2)坡角；(3)坡向；(4)土的内摩擦角。 6．大堤护岸边坡，当河水位骤降到低水位时，边坡稳定性发生的变化是（1） (1)边坡稳定性降低；(2)边坡稳定性无变化。 (3)边坡稳定性有提高；(4)难以确定。 简答题 1、地基破坏模式有哪几种?各有何特点。 答：根据地基剪切破坏的特征，可将地基破坏分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏三种模式。 (1)整体剪切破坏。基底压力p超过临塑荷载后，随着荷载的增加，剪切破坏区不断扩大，最后在地基中形成连续的滑动面，基础压力p超过临塑荷载后，随着荷载的增加，剪切破坏区不断扩大，最后在地基中形成连续的滑动面，基础急剧下沉并可能向一侧倾斜，基础四周的地面明显降起。密实的砂土和硬粘土较可能发生这种破坏形式。 (2)局部剪切破坏。随着荷载的增加，塑性区只发展到地基内某—范围，滑动面不延伸到地面而是终止在地基内某—深度处，基础周围地面稍有隆起，地基会发生较大变形，但房屋—般不会倾倒，中等密实砂土、松砂和软粘土都可能发生这种破坏形式。 （3)冲剪破坏。基础下软弱土发生垂直剪切破坏，使基础连续下沉。破坏时地基中无明显滑动面，基础四周地面无隆起而是下陷，基础无明显倾斜，但发生较大沉降，对于压缩
第十章土坡和地基的稳定性 一、名词解释 1．土坡 答：土坡是指具有倾斜坡面的土体。通常可分为天然土坡（由于地质作用自然形成的土坡，如山坡、江河岸坡等）和人工土坡（经人工挖、填的土工建筑物边坡，如基坑、渠道、土坝、路堤等）。当土坡的顶面和底面都是水平的，并延伸至无穷远，且由均质土组成时，则称为简单土坡。 2．滑坡 答：滑坡是指土坡上的部分岩体或土体在自然或人为因素的影响下沿某一明显界面发生剪切破坏向坡下运动的现象，又称边坡破坏。影响土坡滑动的因素复杂多变，但其根本原因在于土体内部某个滑动面上的剪应力达到了它的抗剪强度，使稳定平衡遭到破坏。 二、判断题 1．粘性土土坡稳定性分析的毕肖普法中，是假设土条两侧的作用力合力大小相等、方向相反、且其作用线重合。（）[成都理工大学2011、2015年] 【答案】正确 【解析】毕肖普条分法的假设的基本条件是忽略条间切向力，土条两侧的作用力合力大小相等，方向相反，作用线重合。
2．渗流产生的渗透力可以改变滑动土体的有效应力（）。[成都理工大学2010年] 【答案】正确 【解析】渗流产生的渗透力可以改变滑动土体的有效应力，当渗流向下进行时，要在原来应力基础上加上动水压力，当渗流向上进行时，要在原来应力基础上减去动水压力。 3．对于均质无黏性土坡，理论上土坡的稳定性与坡高无关。（） 【答案】正确 【解析】对于均质无黏性土坡，理论上土坡的稳定性与坡高无关，只要坡角小于土的内摩擦角（β＜φ），K>1，土体就是稳定的。当坡角与土的内摩擦角相等（β=φ）时，稳定安全系数K=1，此时抗滑力等于滑动力，土坡处于极限平衡状态，相应的坡角就等于无黏性土的内摩擦角。 4．粘性土土坡稳定分析的Bishop法，是假设土条两侧的作用力合力大小相等、方向相反，且其作用线重合（）。 【答案】错误 【解析】毕肖普法假定各土条底部滑动面上的抗滑安全系数均相同，即等于整个滑动面的平均安全系数，取单位长度土坡按平面问题计算。作用在该土条上的力有：①土条自重 G i=γb i h i，其中b i、h i分别为该土条的宽度与平均高度； ②作用于土条底面的抗剪力T f i、有效法向反力N′i及孔隙水压力u i l i，其中u i、l i分别为该土条底面中点处孔隙水压力和滑弧长度； ③作用于该土条两侧的法向力E i和E i+1及切向力X i和X i+1，ΔX i=（X i+1-X i）。但是土
复合地基提高地基稳定性的研究 摘要 近年来，随着我国经济建设的持续发展，现代工业、城市布局、交通以及高层重型建筑物的发展，大型地下空间的开发以及大跨度新兴轻钢结构的出现都对地基和基础工程提出了更高的要求，其工程所处地基处理的优劣，关系到整个工程的质量，合理的软弱地基处理、上部结构设计，可以减轻和消除软弱地基对上部建筑物的不利影响。对于地层上部普遍为第四纪全新世沉积物或人工填土，岩性主要为流塑状态淤泥或淤泥质土和松散至稍密砂土，厚度大，工程力学性质差，地基承载力低的沿海地区，在建筑工程施工交付使用过程中要满足天然地基承载力的工程需要，必须进行地基处理。复合地基以其桩土跟褥垫层作用具有提高地基承载力，减少地基沉降量及沉降差，提高地基抗震液化能力，是现代快速加固软弱地基的一种有效方法。复合地基技术以其工艺简单、施工方便、造价低廉等优势，在工程建筑的地基处理中得到了广泛应用。 关键词：软弱地基，复合地基，地基处理，褥垫层
目录 1绪论 (1) 1.1研究背景及意义 (1) 1.2国内外研究现状 (1) 2复合地基提高地基稳定性概述 (2) 2.1复合地基定义与原理 (2) 2.1.1定义与原理 (2) 2.1.2 复合地基的特点与应用场合 (2) 2.2复合地基施工工艺解析 (3) 2.2.1施工工艺原理 (3) 2.2.2工艺流程及操作要点 (3) 2.3质量控制 (4) 3现阶段复合地基施工过程中存在的主要问题 (5) 3.1复合地基的破坏形态 (5) 3.2质量通病 (5) 4针对施工现状对于复合地基施工提出解决措施 (6) 4.1技术措施 (6) 4.1.1复合地基质量检测 (6) 4.1.2技术交底 (6) 4.2安全措施 (6) 5以青钢搬迁项目做复合地基提高地基稳定性的研究 (7) 5.1概况 (7) 5.2工程量及技术要求 (7) 5.3工程地质 (8) 5.4水文地质 (10) 5.5各分项施工方案 (11) 5.5.1振动沉管桩施工方案 (11) 5.5.2双管旋喷桩施工方案 (12) 5.5.3 褥垫层施工方案 (15) 结论 (16)
土坡稳定性 1、静止土压力 earth pressure at rest 1.土体处于天然状态的土压力； 2.挡土结构物在土的作用下不发生任何方向的移动或转动，保持静止状态时，土作用在挡土结构物上的压力。 2、主动土压力 active earth pressure 挡土结构物在土的作用下背离土体或转动，土体达到极限平衡时，作用于挡土结构物上的最小侧向土压力。 3、被动土压力 passive earth pressure 挡土结构物在接近于水平的外力作用下向土体移动或转动，土体达极限平衡时，作用于挡土结构物上的最大侧向土压力。 4、朗肯土压力理论 Rankine`s earth pressure theory 朗肯于1857年提出的古典土压力理论，用以计算土体作用于挡土墙上的主动或被动土压力。它假设：1.墙背为光滑的，水平面及竖直面上均无剪应力，即该两面均为主应力作用面；2.土体内各点都处于极限平衡状态。当土体处于主动状态时，最大主应力作用面为水平面；当土体处于被动状态时，最大主应力面为竖直面。 5、库仑土压力理论 Coulomb`s earth pressure theory 库仑提出的古典土压力理论。当挡土墙背离土体或向土体移动时，假设墙后土体沿水平面成一定倾角的平面发生破坏，分析滑动土块体力的极限平衡，计算墙背土压力。试算一系列不同滑动面墙背的土压力，确定最危险的土压力，即得墙背主动土压力或被动土压力。 6、斜坡稳定性 slope stability 斜坡上一定范围内岩土体的稳定程度。经多个可能滑动面的抗滑验算，其中最危险的滑动面的抗滑安全系数可用以表示斜坡的稳定性。 7、稳定系数 stability number 反映粘性土内聚力和边坡稳定高度关系的系数。为土坡的稳定高度和土的重度的乘积与土的内聚力的比值。 8、条分法 method of slices 计算倾斜岩土体滑动危险性的方法。一般沿验算滑动的方向将土体划分为一系列的垂直条带。由各条带的土重和各条带间的相互作用力（在某些简化计算法中，常略去各条带间的相互作用力），利用静力平衡原理，计算各条带滑动面上的滑动力和抗滑力的总和的平衡关系，即能分析计算出边坡的抗滑安全系数的方法。 9、极限平衡法 limit equilibrium method 岩土体稳定性分析方法之一。可在岩土体中假定一破坏面（直线、圆弧、对数螺旋或其它不规则面）并划出脱离体，根据作用在脱离体上的已知力计算出为维持脱离体平衡在破坏面上所需要的土的抗剪强度，并与破坏面实际所能提供的土的抗剪强度比较，求得岩土体稳定性的安全系数。
地基稳定性分析
建筑地基的稳定性分析和评价 《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版) 4.1.11第3款规定应“分析和评价地基的稳定性……”，由于该部分内容在规范中较分散，各位同行在岩土工程勘察报告编写时，往往感到无从下笔，现归纳如下，供参考，不当之处望不吝赐教。 一、地基稳定性 地基稳定性是指主要受力层的岩土体在外部荷载作用下沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度，避免由此地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3、14.1.4规定，岩土体的变形、强度和稳定应在定性分析的基础上进行定量分析。评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算，评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。 二、地基稳定性分析评价内容 影响地基稳定性的因素，主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建（构）筑物特征等。一般情况下，需要对经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等建（构）筑物进行地基稳定性评价。 通常情况下，涉及到主要的内容有：（1）岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质，地层结构。特别是有特殊性岩土，隐伏的破碎或断裂带，地下水渗流等特殊情况；（2）地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上，建（构）筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)规定，对山东地区该问题常见的几种情况罗列如下： 1、地基承载力计算与验算 验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满足要求。应严格按照《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011) 5.2和《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ 72-2004)8.2.6~8等条款执行。 2、变形验算 建筑物的地基变形计算值，不应大于建筑物地基允许变形值。在勘察阶段往往建筑物特征参数不明确，一味要求勘察报告中能有准确的结论也勉为其难，但在岩土工程勘察报告中应提供符合规范要求的岩土变
《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版) 4.1.11第3款规定应“分析和评价地基的稳定性……”，由于该部分内容在规范中较分散，各位同行在岩土工程勘察报告编写时，往往感到无从下笔，现归纳如下，供参考，不当之处望不吝赐教。 一、地基稳定性 地基稳定性，一说是地基在外部荷载(包括基础重量在内的建筑物所有的荷载)作用下抵抗剪切破坏的稳定安全程度；二说是各类工程在施工和使用过程中，地基承受荷载的稳定程度；还有表达为与地基岩土体在承受建筑荷载条件下的沉降变形、深层滑动等对工程建设安全稳定的影响程度。因此，地基稳定性是一个很模糊的概念，其分析和评价可以包含在场地稳定性分析和评价和地基分析和评价之中。 总之，稳定性评价的目的是为了避免由于建（构）筑物的兴建可能引起地基产生过大的变形、侧向破坏、滑移造成地基破坏从而影响正常使用。按照(GB 50021-2001) (2009年版) 14.1.3、14.1.4规定，岩土体的稳定应在定性分析的基础上进行定量分析。评价地基稳定性问题时按承载力极限状态计算，评价岩土体的变形时按正常使用极限状态的要求进行验算。 二、地基稳定性分析评价内容 影响地基稳定性的因素，主要的是场地的岩土工程条件、地质环境条件、建（构）筑物特征等。一般情况下，需要对如下建（构）筑物进行地基稳定性评价：经常受水平力或倾覆力矩的高层建筑、高耸结构、高压线塔、锚拉基础、挡墙、水坝、堤坝和桥台等。 通常涉及到岩土工程方面主要的内容有：（1）岩土工程条件包括组成地基的岩、土物理力学性质，地层结构。特别是有特殊性岩土，隐伏的破碎或断裂带，地下水渗流等特殊情况；（2）地质环境条件包括是否建造在斜坡上、边坡附近、山区地基上，建（构）筑物与不良地质作用、特殊地貌的关联度和可能引起地基破坏失稳的各种自然因素或组合。如岩溶、滑坡、崩塌、采空区、地面沉降、地震液化、震陷、活动断裂、岸边河流冲刷等。按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001) (2009年版)、《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)规定，根据济南地区这一问题，通常需要分析评价的内容总结如下：1、地基承载力计算与验算 验算地基稳定性实质上就是验算地基极限承载能力是否满足要求。应严格按照《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011) 5.2和《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ 72-2004)8.2.6~8等条款执行。 2、变形验算 建筑物的地基变形计算值，不应大于建筑物地基允许变形值。在勘察阶段往往建筑物特征参数不明确，一味要求勘察报告中能有准确的结论也勉为其难，但在岩土工程勘察报告中应提供符合规范要求的岩土变形参数，供上部结构计算条件具备时按照(GB 50007-2011) 5.3、(JGJ 72-2004) 8.2.9~12和《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2002)有关条款计算。 3、基础埋置深度的确定 对高层建筑和高耸构筑物基础的埋置深度，应满足地基承载力、变形和稳定性要求。位于岩石地基上的高层建筑，其基础埋深应满足抗滑稳定性要求。天然地基上的箱形或或筏形基础埋置深度不宜小于1/15H；桩箱或桩筏基础不宜小于1/18H，H为建筑物高度。 4、位于稳定土坡坡顶上的建筑 应根据建（构）筑物基础形式，按照(GB 50007-2011) 5.4.1~2有关规定确定基础距坡顶边缘的距离和基础埋深。需要时，还应按照《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2002)5.1～3有关规定验算坡体的稳定性。验算方法对均质土可采用圆弧滑动条分法，发育软弱结构面、软弱夹层及层状膨胀岩土时，应按最不利的滑动面验算。当坡体中分布膨胀岩土时应考虑坡体含水量变化的影响；具有胀缩裂缝和地裂缝的膨胀土边坡，应进行沿裂缝滑动的验算。 5、受水平力作用的建（构）筑物
土坡稳定性计算书 计算依据： 1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012 2、《建筑施工计算手册》江正荣编著 3、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著 4、《施工现场设施安全设计计算手册》谢建民编著 5、《地基与基础》第三版 计算土坡稳定性采用圆弧条分法进行分析计算，由于该计算过程是大量的重复计算，故本计算书只列出相应的计算公式和计算结果，省略了重复计算过程。 本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上的作用力。 一、参数信息: 基本参数：
根据土坡极限平衡稳定进行计算。自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着： 1、土条自重， 2、作用于土条弧面上的法向反力， 3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。 将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规范》要求，安全系数要满足≥1.3的要求。 圆弧滑动法示意图 三、计算公式: K sj=∑{c i l i+[ΔG i b i+qb i]cosθi tanφi}/∑[ΔG i b i+qb i]sinθi 式子中： K sj --第j个圆弧滑动体的抗滑力矩与滑动力矩的比值; c i --土层的粘聚力； l i--第i条土条的圆弧长度；
ΔG i-第i土条的自重； θi --第i条土中线处法线与铅直线的夹角； φi --土层的内摩擦角； b i --第i条土的宽度； h i --第i条土的平均高度； q --第i条土条土上的均布荷载； 四、计算安全系数: 将数据各参数代入上面的公式，通过循环计算，求得最小的安全系数K sjmin：------------------------------------------------------------------------------------ 计算步数安全系数滑裂角(度) 圆心X(m) 圆心Y(m) 半径 R(m) 第1步 1.475 29.604 -0.256 8.122 8.126 示意图如下： -------------------------------------------------------------------------------------- 计算结论如下：
《土坡和地基的稳定性》 考试时间：120分钟 考试总分：100分 遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。 1、土坡稳定有何实际意义？影响土坡稳定的因素有哪些?（ ） 2、何为无黏性土坡的自然休止角？无黏性土坡的稳定性与哪些因素有关？ （ ） 3、简述毕肖普条分法确定安全系数的试算过程？（ ） 4、试比较土坡稳定分析瑞典条分法、规范圆弧条分法、毕肖普条分法及杨布条 分法的异同？（ ） 姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________ --------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线-------------------------
5、分析土坡稳定性时应如何根据工程情况选取土体抗剪强度指标和稳定安全系数？（） 6、地基的稳定性包括哪些内容？地基的整体滑动有哪些情况？应如何考虑？（） 7、土坡稳定分析的条分法原理是什么？如何确定最危险的圆弧滑动面？ （） 8、简述杨布(Janbu)条分法确定安全系数的步骤。（） 9、黏性土坡稳定安全系数的表达式为（）。（） 10、无黏性土坡在自然稳定状态下的极限坡角，称为（）。（） 11、瑞典条分法稳定安全系数是指（）和（）之比。（）
12、黏性土坡的稳定性与土体的（）、（）、（）、（）和（）等5个参数有密切关系。（） 13、简化毕肖普公式只考虑了土条间的（）作用力而忽略了（）作用力。（） 14、无粘性土坡的稳定性，（）。（） A.与坡高无关，与坡脚无关 B.与坡高无关，与坡脚有关 C.与坡高有关，与坡脚有关 D.与坡高有关，与坡脚无关 15、无黏性土坡的稳定性（）。（） A.与密实度无关 B.与坡高无关 C.与土的内摩擦角无关 D.与坡角无关 16、某无黏性土坡坡角β=24°，内摩擦角φ=36°，则稳定安全系数为（）（） A.K=1.46 B.K=1.50 C.K=1.63 D.K=1.70
第一节地基土均匀性及稳定性分析 根据本次勘察资料，地基土竖向成层分布，部分层位水平方向上分布不连续，水 平方向上厚度变化较大，部分层位水平方向顶(底)板埋深有所起伏，主要表现在： 1、人工填土层(Qml)杂填土(① 1 )呈杂色，松散状态，由砖块、灰渣、废土、建 筑垃圾等组成，分布不稳定，仅局部分布；素填土(① 2 )呈褐黄色，软塑～可塑状态，无层理，含铁质，属中(偏高)压缩性土，厚度有所变化。填垫年限小于十年。 2、新近冲积层(Q 43N al)黏土(③ 1 )土质尚均匀，分布不甚稳定，厚度有所变化，局 部缺失。 3、全新统下组沼泽相沉积层(Q 4 1h)水平方向上土质尚均匀，砂粘性变化较大，局部夹粉土，分布较稳定。 4、全新统下组陆相冲积层(Q 41al)⑧ 1 亚层分布不甚稳定，局部缺失，⑧ 2 亚层分 布尚稳定，各亚层厚度变化大。 5、上更新统第五组陆相冲积层(Q 3e al)土质较均匀，⑨ 1 亚层分布尚稳定，局部缺 失；⑨ 2亚层分布较稳定，厚度变化较大；⑨ 3 亚层分布不稳定，部分区域缺失。 5、上更新统第三组陆相冲积层(Q 3 c al) 本层土在揭示范围内土质尚均匀，?1亚层分布不稳定，部分区域缺失，?2、?3亚层分布尚稳定。 本场地地基土水平方向上各亚层砂粘性有所变化，厚度有所变化，但对整体而言，地基土分布及性质尚均匀、稳定，整体认为地基土是较均匀、稳定的。 第二节 2.4物理力学指标统计 2.4.1一般物理力学指标统计 当子样个数≥6时，提供最大值、最小值、算术平均值、标准差、变异系数、标准值及子样个数；当子样个数＜6时，仅提供最大值、最小值、算术平均值及子样个数。各层土物理力学指标统计结果如表2.4.1：