【正文】 意圖 圖 58 墻角彈性支座單元示意圖 （ 1）結(jié)構(gòu)剛度方程的形成 （ 2） 結(jié)構(gòu)剛度矩陣的特點(diǎn) ◆ 對(duì)稱(chēng)矩陣 (反力互等定理 )； ◆ 稀疏的帶狀矩陣，非零元素的個(gè)數(shù)一般只占元素總 數(shù)的 5％左右； ◆ 是非奇異矩陣。 ◆ 當(dāng) 時(shí)，由抗壓強(qiáng)度控制其承載能力，因此僅需按抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢算。 （ 1）承載能力極限狀態(tài) 混凝土矩形截面中心及偏心受壓構(gòu)件，其受壓承載能力： （ 2）正常使用極限狀態(tài) 從抗裂要求出發(fā)，混凝土矩形偏心受壓構(gòu)件的抗裂承載力按下式檢算： 解析法 巖體力學(xué)方法 數(shù)值分析法 ◆ 邊界元法、無(wú)限元法、有限元法、有限元法耦合方法等，僅介紹有限元法 （ 1）單元類(lèi)型的選擇和網(wǎng)格劃分 圖 511 隧道計(jì)算范圍及網(wǎng)格劃分 （ 2）計(jì)算范圍的選取 ① 隧道開(kāi)挖影響范圍～距開(kāi)挖面中心點(diǎn) 3~5倍洞跨的范圍； ② 邊界上位移為零。條帶寬度一般為 1m，最不利位置～墻體最高點(diǎn)。 抗震設(shè)計(jì)方法：地震系數(shù)法 其它方法： ①波動(dòng)法；②相互作用法；③數(shù)值分析方法，等。 《 建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范 》 GB 503302022 ? 建（構(gòu)）筑物場(chǎng)地或其周邊，由于建（構(gòu)）筑物和市政工程開(kāi)挖或填筑施工所形成的人工邊坡和對(duì)建（構(gòu)）筑物安全或穩(wěn)定有影響的自然邊坡 《水電水利工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范 》 DL/T 53532022 ? 地殼表面具有側(cè)向臨空面的地質(zhì)體，由坡頂、坡面、坡腳及其下部一定深度內(nèi)的坡體組成 。 傾倒 發(fā)生在層狀及似層狀結(jié)構(gòu)巖體的一種破壞形式，巖體向臨空方向傾倒，底部形成折斷面 邊坡的失穩(wěn)模式 邊坡的分類(lèi) 第三章 邊坡穩(wěn)定性分析 穩(wěn)定性概念 ?真實(shí)物理量與虛擬物理量 ?穩(wěn)定性概念是強(qiáng)度問(wèn)題，而不是力的概念 ?整體穩(wěn)定性與局部穩(wěn)定性的關(guān)系 ?邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題的缺陷 fSF???SF???下 滑 力滑 動(dòng) 力點(diǎn)安全系數(shù) 安全系數(shù) 穩(wěn)定系數(shù) 強(qiáng)度穩(wěn)定 變形穩(wěn)定 SF顯然 ， 1，土坡穩(wěn)定； 1，土坡失穩(wěn)； =1，土坡處于臨界狀態(tài)。 在地下水位以下的巖體內(nèi)的貫通性結(jié)構(gòu)面和強(qiáng)卸荷裂隙帶，按地下水等水位線(xiàn)圖內(nèi)插或外延，確定作用其面上的地下水壓力。 在對(duì)降水或泄流雨霧引起地下水位短期壅高情況，以及水庫(kù)水位驟降情況進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析時(shí)，滲透系數(shù)應(yīng)采用小值平均值，地下水位宜按不穩(wěn)定滲流估算確定。此時(shí)應(yīng)采用基本組合設(shè)計(jì)。 ?抗剪斷強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度 ?巖質(zhì)邊坡中不同性質(zhì)的結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)取值規(guī)定： 硬質(zhì)結(jié)構(gòu)面應(yīng)取抗剪斷峰值強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值或小值平均值 軟弱夾層及軟弱結(jié)構(gòu)面應(yīng)取抗剪峰值強(qiáng)度或屈服強(qiáng)度 成組節(jié)理按其采用的優(yōu)勢(shì)方向考慮連通率與抗剪斷峰值強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值折減 泥化夾層應(yīng)取殘余強(qiáng)度 ?巖體抗剪斷強(qiáng)度 整體塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)硬質(zhì)巖體呈脆性破壞時(shí)采用峰值強(qiáng)度參數(shù)概率分布的 、或小值平均值、或優(yōu)定斜率罰下限值為標(biāo)準(zhǔn)值 無(wú)填充、閉合的鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)及隱微裂隙發(fā)育巖體呈塑性破壞或彈塑性破壞時(shí)采用屈服強(qiáng)度的平均值為標(biāo)準(zhǔn)值 無(wú)特定控制結(jié)構(gòu)面的各向同性節(jié)理巖體強(qiáng)度采用霍克 布朗巖體破壞準(zhǔn)則或 GSI或 RMR系統(tǒng) ?巖質(zhì)邊坡的參數(shù)確定 ?對(duì)于無(wú)條件的二、三級(jí)邊坡可按照下表和反算分析等方法綜合確定 結(jié)構(gòu)面類(lèi)型 結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度 內(nèi)摩擦角 φ （ 176。 ? 自然界中的巖體是巖塊與各種節(jié)理，裂隙及其填充物組成的復(fù)合體。 極限承載力 是指地基發(fā)生強(qiáng)度破壞，致使喪失穩(wěn)定時(shí)的最大承載能力。這時(shí)，作用在微面積上的集中力為 5 552 2 23 c os 3 3c os c os2 2 2zdp p pd dA rd drz z z?? ? ? ?? ? ?? ? ?25322 3 / 20031c o s ( 1 c o s ) 12 [ 1 ( ) ]azp r d d r p pazz?? ? ? ??????? ? ? ? ????? ?????式中 a圓形荷載面的半徑 a r c ta n az? ??各向同性、均質(zhì)、彈性地基巖體中的附加應(yīng)力 垂直荷載情況 2 cos00rrpr?????????????????水平荷載情況 2 sin00rrQr?????????????????傾斜荷載情況 2 cos00rrRr??????????????????層狀地基巖體中的附加應(yīng)力 ? 由于層狀巖體為非均質(zhì)、各向異性介質(zhì)，因此外荷所引起的附加應(yīng)力等值線(xiàn)不再為圓形，而是各種不規(guī)則形狀 ?傾斜層狀巖體上作用有傾斜荷載 R的附加應(yīng)力 2 2 2 2 2c os si n( c os si n ) si n c os00rrh X Y mr m h?????? ? ? ? ???? ?? ??? ???????????????（一）材料壓剪破壞承載力 ? 極限平衡方法 (Goodman) 式中： Rc巖體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度； qf巖基承載力 。 .,r c qN N N式中： 稱(chēng)為承載能力系數(shù)，均是 ? 的函數(shù)，即： 604060t a n ( 45 ) 125 t a n ( 45 )2t a n ( 45 )2rcqNNN???? ? ?????注 5：對(duì)圓形截面 注 4：當(dāng) 時(shí) ， 上述方法算出的系數(shù)較接近精確解 。 ? 壩基滑動(dòng)破壞模式的類(lèi)型 滑動(dòng)面的位置 接觸面滑動(dòng) 巖體內(nèi)滑動(dòng) 混合型滑動(dòng) 沿傾向上游軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng) 沿水平軟弱面滑動(dòng) 沿傾向下游軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng) 沿傾向上下游兩個(gè)軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng) ? 基壩接觸面或淺層的抗滑穩(wěn)定 （以穩(wěn)定系數(shù) 為評(píng)價(jià)指標(biāo)） 穩(wěn)定系數(shù)為 式中： 垂直作用力之和，包括壩基水壓； 水平力之和； 摩擦系數(shù)。 ? 巖基深層的抗滑穩(wěn)定 （一）單斜滑移面傾向下游 ? 穩(wěn)定系數(shù)為 ? ?0 c os si nc os si nsf V U H C LKHV????? ? ???式中： U－壩底揚(yáng)壓力； C－粘結(jié)力。 r?p??根據(jù)規(guī)范確定地基巖體承載力 巖石承載力標(biāo)準(zhǔn)值（ kPa） 強(qiáng)風(fēng)化 中等風(fēng)化 微風(fēng)化 硬質(zhì)巖石 500～ 1000 1500～ 2500 ≥4000 軟質(zhì)巖石 200～ 500 700～ 1200 1500～ 2022 （五）采用巖體現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)確定承載力 荷載試驗(yàn)方法： ? 對(duì)淺基礎(chǔ)采用直徑為 30cm的圓形剛性承壓板 。 按要求安裝加壓和測(cè)試設(shè)備。 ? 根據(jù)由試驗(yàn)結(jié)果繪制的荷載與沉降關(guān)系曲線(xiàn)（ ps）確定比例極限和極限荷載。試樣尺寸為 φ50mm 100mm，數(shù)量不少于 9個(gè)，在飽和狀態(tài)試驗(yàn)，按 500－ 800kPa／ s的速度加載，直至試樣破壞。但是，對(duì)于重型結(jié)構(gòu)或巨大結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，則產(chǎn)生較大變形。 按彈性理論求解各種基礎(chǔ)的沉降 ， 仍采用布辛涅斯克的解來(lái)求 。 當(dāng)然 ， 這種無(wú)限大的壓力實(shí)際上并不存在 ， 因?yàn)榛A(chǔ)結(jié)構(gòu)并非完全剛性 ， 而且純粹的彈性理論也不見(jiàn)得適用于巖基的實(shí)際情況 。 020)1( KEbps?????????????????????abaababbabbabaK222222220 lnln
。 圓形剛性基礎(chǔ)的沉降量 s0： 20( 1 )2PsaE??? 矩形剛性基礎(chǔ) 當(dāng)其承受中心荷載 P時(shí)，基礎(chǔ)底面上的各點(diǎn)皆有相同的沉降量，但是沿著基底的應(yīng)力是不等的 .設(shè) p為均布分布的外荷載當(dāng)基礎(chǔ)的底面寬度為 b； 長(zhǎng)度為 a時(shí)，沉降量 s 為： 2( 1 )c o n sts b p KE???Kconst為用于計(jì)算絕對(duì)剛性基礎(chǔ)承受中心荷載時(shí)沉降值的系數(shù)， Kconst=f(a/b), 見(jiàn)表 9－ 1。 圓形剛性基礎(chǔ) 當(dāng)作用有荷載 P時(shí)，基底的沉降將是一個(gè)常量，但基底接觸壓力不是常量。 （ 1）在絕對(duì)位移或下沉量直接使 基礎(chǔ)沉降 ，改變了原設(shè)計(jì)水準(zhǔn)的要求； 計(jì)算基礎(chǔ)的沉降可用彈性理論解法。 （六）按室內(nèi)單軸抗壓強(qiáng)度確定承載力 frU fr?rkf1 .6 4 5rk fr frfU ??? k rk r pff ???r?p?巖石容許承載力值（ kPa） 節(jié)理間距（ cm） 2~20 20~40 40 破碎程度 碎石狀 碎塊狀 大塊狀 硬質(zhì)巖（ σc＞30MPa） 1500～ 2022 2022～ 3000 ＞ 4000 軟質(zhì)巖（ σc＝ 5～30MPa） 800～ 1200 1000～ 1500 1500～ 3000 極軟巖（ σc＜5MPa） 400～ 800 600～ 1000 800～ 1200 （一）根據(jù)規(guī)范確定地基巖體承載力 容許承載力的確定方法 （二）地基沉降理論計(jì)算確定容許承載力 地基應(yīng)力分布 地基應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系 地基沉降計(jì)算 容許沉降確定承載力 巖基上基礎(chǔ)的沉降 巖基上基礎(chǔ)的沉降主要是由于巖基內(nèi)巖層承載后出現(xiàn)的變形引起的。 ? 承載力的取值為兩種情況：對(duì)于微風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化巖體，承載力取極限荷載除以安全系數(shù)（安全系數(shù)一般取 ）；對(duì)于中等風(fēng)化巖體，需要根據(jù)巖體裂隙發(fā)育情況確定，并與比例極限荷載比較，取二者中的小值。壓力一般分 5級(jí)加壓， 荷載應(yīng)增加到不少于設(shè)計(jì)要求的 2倍。但樁周需采取措施以消除樁身與土之間的摩擦力。 根據(jù)受力圖 915（ d）（ e）按力的平衡原理求得： －為 AB及 BC滑移面上的摩擦系數(shù)。 sKV?H? 0f00sA f VKH? ?? ??0?上述是一粗略分析，以致 KS選用較大值。 例：大壩的基礎(chǔ)下存在軟弱夾層及一條大斷層。 （ 2） 受力圖 基腳巖體剪切破壞 （ 二 ） 楔形體滑動(dòng)破壞承載力 （ 4）求承載力 qf x楔體 3? 1?t anf c? ? ???2 0 2 013 ( 4 5 ) ( 4 5 ) 1 / 22t g C t g t g??? ? ???? ? ? ? ?????y楔體 1?2fhq ??t anf c? ? ???2h? － Y楔體體積力 2 2 01 ( 4 5 ) [ ( 4 5 ) 1 ] /2 2 2frhq tg C tg tg????? ? ? ? ? ?1?0( 4 5 )2h b tg ???由 y楔體的幾何關(guān)系得： 將此式和前式的 代入上式得 2 0 2 02 0 00 .5 4 5 [ ( 4 5 ) 1 ]22[ ( 4 5 ) 1 ] / 0 .5 ( 4 5 )22fq r b tg C tgtg tg r b tg???????? ? ? ? ?????? ? ? ? ?注 1：上式的最后一項(xiàng)和前兩相比很小，可以忽略。 2 巖石地基工程 影響巖基承載能力的因素 ※ 巖體強(qiáng)度參數(shù) ※ 風(fēng)化程度 ※ 巖體結(jié)構(gòu) ※ 巖體性質(zhì) 硬巖 軟巖 ※ 地基破壞的模式 巖基破壞模式 ?直面滑動(dòng) ?剪切 節(jié)理、弱軟巖體（滑移體） ?沖切 多孔隙巖體 ?劈裂 應(yīng)力大 ?壓碎 應(yīng)力較大 ?開(kāi)裂 較均質(zhì)巖體、堅(jiān)硬、應(yīng)力水平較小 開(kāi)裂 壓碎 劈裂 沖切 剪切 較均質(zhì)、 堅(jiān)硬巖體 應(yīng)力水 平較小 應(yīng)力水 平較大 應(yīng)力水 平大 多孔隙 巖體 節(jié)理、弱 軟巖體 材料壓剪破壞模式 楔形塊體滑動(dòng)破壞模式 ?破壞機(jī)理 已知滑面滑動(dòng)破壞模式 巖基允許承載力的確定 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)法 材料破壞極限平衡方法 楔形體破壞極限平衡方法 經(jīng)驗(yàn)規(guī)