第7章 地基与边坡稳定的工程地质分析

1、第一节 地基的压缩和沉降土的压缩性土在压力作用下体积减小的特性称为土的压缩性。土的压缩由三部分组成：土洞形成与地面沉降.WMV水和气体从孔隙中被挤出土中水及封装气体被压缩固体土颗粒被压缩研究表明：固体土颗粒和水的压缩量很小，可忽略不计。因此，土的压缩变形主要是由孔隙体积被压缩而减小造成的。土的压缩变形的快慢与土的渗透性有关。土的压缩试验及压缩性指标(一)压缩试验压缩试验通常是取天然结构的原状土样，进行侧限压缩试验。压缩试验是指限制土体的侧向变形，使土样只产生竖向变形。进行试验的仪器叫压缩仪，也可称为固结仪。试验装置如图7-1所示。Vve0Vs1H0/(1+e0)H0VveVs1H1/(1+e)

2、pH1sp图7-2 压缩性试验计算简图土样在压缩前后变形量为s，整个过程中土粒体积和底面积不变。将H1=H0-S带入上式整理后得： 其中：根据不同压力p作用下，测定压缩量S可得到达到稳定的孔隙比e，绘制e-p曲线，为压缩曲线。根据计算出的各级荷载作用下的稳定孔隙比，可绘制如图7-3所示的e-p曲线，称为压缩曲线。图7-3 ep曲线(二)压缩性指标1压缩系数 式中的负号表示e随着压力p的增加而减小。当压力由p1增加至p2时，相应的孔隙比由el减小到e2，则压缩系数近似地等于割线的斜率，即 a1-20.1MPa-1，属低压缩性土； 0.1MPa-1a1-20.5MPa-1，属中压缩性土； a1-2

3、0.5MPa-1，属高压缩性土。2压缩指数 CC值愈大，土的压缩性愈高，一般认为：Cc0.4时，为高压缩性土。对同一个土按a和CC判断土的压缩性可能会不一致，应以对工程最不利情况定性。三 地基最终沉降量的计算 一般用分层总和法计算，就是将地基土在计算深度范围内分成若干水平土层，计算每层土的压缩变量，然后叠加起来，就得到地基最终沉降量。（一）分层总和法 该方法是将地基受压岩土体分成许多较薄的分层，以无侧向变形的假定，求出每一水平薄层的沉降量（Si），最后总和起来，作为地基最终沉降量（S），即 任一层的沉降量（Si）可根据该层的压缩性指标、附加应力和厚度等情况，按下式汁算。 上式可根据公式：变换得

4、到。式中：a为第i层的压缩系数，e1i为第i层的初始孔隙比；pi为第i层的平均附加应力，Pa，hi为第i层的厚度。 工程中一般采用应力控制法确定受压层下限，即将受压层下限控制在 z=0.2sz处，如图95所示。当下部土层为高压缩性土时，可加深至z=0.1 sz 处。第二节 地基极限承载力一、地基变形的三个阶段 静荷载试验p-s曲线显示，地基的变形一般存在三个阶段。(1)线性变形阶段。oa部分(2)弹塑性变形阶段。ab部分(3)破坏阶段。bc阶段。图7-5 地基荷载的p-s曲线三个阶段中有两个转折点a和b。a点为临塑荷载，以pcr表示b点为极限荷载，以pu表示图7-5 地基荷载的p-s曲线二、地

5、基的极限承载力将地基极限承载力pu除以安全系数K，即为地基承载力的设计值f，即 (一)地基的破坏模式根据地基剪切破坏的特征，可将地基破坏分为(a)整体剪切破坏(b)局部剪切破坏(c)冲剪破坏第四节 边坡变形破坏的类型与特征一、边坡的概念、要素及工程地质分类边坡：地壳表部一切具有侧向临空面的地质体。根据其形成原因包括自然边坡 人工边坡 边坡具有坡体、坡高、坡角坡肩、坡面、坡脚、坡顶面坡底面等各项要素。常见边坡的工程地质分类方法有以下几种： (1)按形成原因可划分为：自然边坡 工程边坡(2)按边坡岩体的物质组成可划分为：土质边坡 岩质边坡 混合质边坡 (3)按边坡地质结构可划分为：均质岩体边坡 层

6、状岩体边坡 碎裂岩体边坡二、边坡变形破坏的危害 边坡的变形与破坏危害主要表现为以下两方面。1边坡变形或破坏，直接危害建筑物。2边坡破坏，激发新的灾害形式，造成间接危害。3边坡变形和破坏造成不良地质环境，威胁建筑的安全。五、滑坡的工程地质特征 （一）滑坡要素 滑坡在平面上的边界和形态受滑坡的规模、类型与所处的发育阶段有关。一个发育完全的滑坡，一般由下列要素组成(图7-25)：（二）滑坡分类第五节 影响边坡稳定性的因素一、影响边坡稳定的地质因素 1构成岩体的岩石性质 2岩体的结构特征 3风化作用活跃的程度 4地下水的作用二、边坡变形破坏的触发因素 1地震 2特大暴雨和异常洪水 3人为因素 (1)在边坡上部修建工程，一般增加了变形体的荷载，也增加了变形体的滑动力。 (2)在边坡岩体内或附近进行爆破，往往有与地震相似的影响。 (3)在边坡岩体坡脚处开挖，会使变形体的抗滑力削弱，而造成变形体的失稳 第七节不稳定边坡防治的措施一、不稳定边坡的防治原则贯策以防为主的原则。做好以下工作：1加强观测，及时预报2合理施工，避免恶化3一次根除，消除隐患二、防治边坡变形破坏的工程措施(三个方面)排除不利外因，如地面水渗入等；改善力学条件，如削坡减重、支撑、排水