岩石地基工程之三岩石地基的承载力

岩石地基工程之三

-岩石地基的承载力

地基承载力是指地基单位面积上承受荷载的能力，一般分为极限承载力和容许承载力。

极限承载力：地基处于极限平衡状态时，所能承受的荷载。

容许承载力：在保证地基稳定的条件下，建筑物的沉降量不超过容许值时，地基单位面积上所能承受的荷载即为设计采用的容许承载力。

对一些岩石地基来说，其岩石强度高于混凝土强度，此时岩石的承载力就显得毫无意义。但是：岩石地基的承载力通常与场地的地质构造有紧密联系：破碎风化岩体、缓倾结构面岩体、成层岩体及岩溶地基。（1）“地基规范”提供的承载力经验取值表

按《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89），对于岩石可根据现场鉴别结果，按表8-1确定其承载力标准值。

其他行业(交通、水利、港工等)的“地基规范”对岩石地基承载力也有相应建议值，由于各行业对岩石的划分稍有不同，其推荐采用的承载力也作了相应调整。3.1地基承载力确定方法

（2）采用岩体现场荷载试验确定承载力

荷载试验方法：对浅基础采用直径为30cm的圆形刚性承压板，当岩石埋藏深度较深时，可采用钢筋混凝土桩，但桩周需采取措施以消除桩身与土之间的摩擦力。在试验过程中，荷载分级施加，同时量测沉降值s;荷载应增加到不少于设计要求的两倍。由试验结果绘制的荷载与沉降关系曲线(p-s)确定比例界限和极限荷载，p-s曲线上起始直线段的终点为比例极限，符合终止加载条件的前一级荷载即为极限荷载。

承载力的取值分两种情况:对微风化岩及强风化岩，取极限荷载除以安全系数(安全系数为3);对中等风化岩，需根据岩石裂隙发育情况确定，并与比例界限荷载比较，取二者中之小值。参加统计的试验点不应少于3个，取最小值作为岩石地基承载力标准值。由于岩石地基的破坏机理与土质地基不同，故除强风化岩外，岩石地基承载力不进行深度与宽度修正，标准值即为设计值。（3）按室内单轴抗压强度确定地基承载力

对微风化及中风化的岩石，可根据室内饱和单轴抗压强度确定其承载力。岩石单轴抗压强度的试样：其尺寸一般为5Omm×

100mm，数量不少于9个，并应进行饱和处理。试验时，按500-800kPa/s的速度加载，直到试样破坏为止。根据参加统计的一组试样的试验值按正态分布的概率分布计算其平均值、标准差，然后按下式计算其饱和单轴抗压强度的标准值：按下式计算岩石地基承载力特征值：式中：—岩石地基承载力特征值（kPa）；—岩石饱和单轴抗压强度标准值（kPa）；—折减系数，根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和组合，由地区经验确定。无经验时，对完整岩体可取0.5；对较完整岩体可取0.2~0.5；对破碎岩体可取0.1~0.2。

注意：上述折减系数值未考虑施工因素及建筑物使用后风化作用的继续的影响，对于粘土质岩，在确保施工期及使用期不致遭水浸泡时，也可采用天然湿度的试样，不进行饱和处理。对破碎、极破碎的岩石地基承载力特征值，可根据地区经验取值，无地区经验时，可根据平板载荷实验确定。岩体完整程度应按表3-1划分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎。当缺乏试验数据时可按表3-2执行。完整程度等级完整较完整较破碎破碎极破碎完整性指数>0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15<0.15岩体完整程度划分表3-1岩体完整程度划分（缺乏试验数据）表3-2名称结构面指数控制性结构面平均间距（m）代表性结构类型完整1~2>1.0整状结构较完整2~30.4~1.0块状结构较破碎>30.2~0.4镶嵌状结构破碎>3<0.2碎裂状结构极破碎无序—散体状结构（4）岩石地基承载力的理论公式

岩石地基极限承载力的理论研究目前还在发展阶段，岩体内存在着节理裂隙，不是一种连续均匀的完全弹性体，而岩体的破坏受制于节理裂隙的发育程度。但是可以考虑将岩体假定为一个等效的连续介质体，可用弹塑性本构关系来描述其力学性质，如果可获得综合反映其强度特性的粘结力C和内摩擦角，则可在理论上对地基的承载力进行分析，除可直接引用塑性理论进行求解外，国际上应用得比较多的计算公式还有下列公式:1）.太沙基公式

式中：为岩体的粘结力与内摩擦角;为岩体的容重;b为基础的底面宽度;q为基础的旁侧荷载，(d为埋深)。2)科茨公式

式中符号同前。由于理论计算进行了大量的假定，其计算结果误差较大，仅作为岩石地基承载力的初设值。3.概2没破允碎岩吸体的矿地基抚承载侄力破碎胞岩体物的地呜基承求载力收计算偶方法暮与土廉力学轿中的宁计算气方法催类似括，即煤在基驴底下澡岩体鄙中划由分主渡动和碍被动符楔形黑体，骄而后精进行极限闹平衡筒分析雀。注意乡丰：抗煎剪强妹度参炮数的走取值膊问题如果胃不存赶在由弹结构捎面形网成的眯优势纷滑动持面，晓那么随计算顶过程回中采令用的对抗剪伞强度翅参数葡即为破碎川岩体范的强尖度参自数；如果亩存在法由结厕构面蔽形成屯的优膛势滑震动面征，那锋么计浑算中责就应纱该采生用该结构赏面的佣强度剩参数。如图犬3-及1所秒示，拐可以钉将地具基下装岩体骨划分沉为主奔动区亲A和氏被动系区B沃进行侮极限益平衡增分析博。假定馆：基础做在纵凑向是宾无限溪延伸薪的，品并且薄忽略欲两个许区岩绑石本易身的恳重量但。此时致两个樱区的酱受力堤条件盗类似堆于三稻轴试捕验条亡件下派的岩咽石试培件。主动绸区A：大主校应力暂：基恶底压叶力q对；小主萝应力完：水抢平方缓向上秋由被烫动区派B所坑提供刮的约宾束力澡；被动袖区B：大主剥应力段：水浓平方封向上尖由主啦动区惰A提赌供的开推力篇；小主霜应力鲜：当桑基础袄位于嚷地面妻以上垄且被兆动区泻B上从无荷墨载作戒用时广，其浸小主拿应力仁为零仗；当扒基础朝有一毁定埋代深时伪，则酿其小痰主应笼力等持于基类底以雅上岩闯石的钟自身拉重力辜qs娃。图3粒-1乌破碎缸岩石恢地基忙楔形学滑动毛示意犁图首先貌分析田基础患位于悄地面墓以上剑且无援荷载差作用呀（q剖s=同0）植的情惰况。在一笼定的垮上部顺建筑舰物荷渡载作拐用下萄，如暴果图吴3-腰1中骆两个准滑动的面上伏的剪相应力辟同时治达到葛其抗夸剪强烤度，纠那么亚此时摧地基渐岩体辞处于苹极限找平衡租状态贿，此米时作谜用的沟荷载耕即为纪极限钱荷载薯，其旦基底腿压力轻即为体极限抽承载厨力。邪由上潮面分扮析可船知，端A区欺的小甜主应坡力姜与绿B区脸的大苗主应衣力唇是前一对惊作用着力和盆反作必用力申，即肯其大巴小相达等，系方向龙相反旬，即眉A区贴的大痛主应疫力是玩由B跨区抵若抗受取压所穗提供谱的，炸其大华小应店为岩帮体的慈单轴辛抗压悦强度覆。岩体辈在三逃向受吩压状冈态下音的强芬度可诞以由Ho朋ek皆-B逃ro图wn已强度语准则确定照，那跳么破挠碎岩点体的尺三轴言强度秆可以尝表示翠为：（3挑-1搂）式中股：m才、s衣—与彩岩石存类型零和岩它体破爆碎程绕度相努关的给常量纽奉；—完正整岩引石（搜in布ta啊ct办r邻oc雁k）北的单飘轴抗序压强益度；、蔽—涉大、厨小主找应力旧。式（益3-倦1）器可以弃用来冻计算擦作用伙在主蒜动区烛A上侵的大营主应戚力，孟即极序限地萍基承熊载力触，但县是首剃先应婆该求变出其肿小主恭应力请，数活值上狮应该琴等于计被动要区B遗的单色轴抗逮压强船度。去B区师的单夏轴抗半压强恭度同沾样地粮可以社由式劳（3佩-1丙）计盖算，仪只需登令来=0蜂，则等其单牺轴抗岩压强被度为指：（3惯-2害）再将杯上式骨作为斑代回托到式取（3企-1姓）中刻，就娘可以酱得到怀A区认的大怀主应粥力，脆即为弓地基炕极限逆承载济力：（3兵-3候）根据除主动监区A笼上的大主掉应力免和小摇主应课力之汁间的敏关系，可筐以绘谣制出咱图（趁3-初1）饶中所炉示的未曲线伸。由沙曲线每我们疤可以洁看出大，两慈者之辜间存金在着科非线贴性关芽系，究小主跳应力谣，即符围压袋的小丸量增冈加可钞以使傅极限毛地基牧承载继力得衬到很望大的叔提高杀。通过端以上抽计算集得到率的是律地基窗的极蝴限承琴载力怕，引杀入安压全系忽数的它概念应就可济以得忠到岩石响地基宝的容痕许承虫载力：（3过-4鹿）式中秋：Cf1为考鉴虑基铲础形张状因废素的肚修正践系数击。F为坟安全技系数仇，在组大多碌数荷胜载条枪件下哄，其舅值可待以在菌2到筹3之撕间，吗这可绝以保报证地微基沉村降不阶会影轧响到绪建筑距物的使安全迷和正域常使赚用。月对于少恒载犁加最印大活足载的丙情形招，可历以考由虑取兴安全芦系数秆为3异，而堆当组旬合中傲包括巩风荷屡载和锤地震汁荷载臣时，难取安瞒全系悲数为亏2。注意仗：在上溪述计棉算过宏程中冈涉及稠到完估整岩旗石和采破碎手岩体校单轴颈抗压保强度芒两个笔不同剃概念毁，区灿分它扬们是羞很重内要的富。完整茫岩石捷的单传轴抗狗压强宵度是由遍岩芯梁实验匹得出篮的；岩体傻的单团轴强奏度是利乏用完锦整岩冤石的陷强度窄并结睬合破杯碎程仪度等达因素师计算到得出趴的，吊反应田岩体底破碎爷程度惑的参贱数为所m和采s。3.蛛3曲具舅有埋阻深的炒基础当基挺础位蹈于地迁面以绕下，弊即基版础具怪有一膏定埋鸡深，默或者煮地面晋有荷旱载qs作用员时，躁就必批须考油虑基改底以夹上岩颈体自稼重和袄地面朴荷载狡对被勒动楔沫形区称B的碰约束扮作用伸（图亲3-往1（a））萝。分析买B的炮应力门条件贩，相申当于幕竖向刮的小搏主应源力百，因丈此通未过修瞧正式塌（3属-4帐）即什可得跪具有师埋深醋基础突下岩兴石地韵基的尺容许毒承载衫力：式中缩慧：嚷（3决-5浮）（3既-6再）3.定4抛承尊载力赚系数对于余较为夜完整灿的软谱弱岩眨体，赌可以蛇利用毅Be踢ll庆法计讯算地奋基的忽容许测承载域力。Be锅ll牌法的便计算稳原理订：与上析述计该算方同法相犯同，浙但是璃它考伏虑了随主动笛滑动喜区的稿自重询，同染时也采可以踪蝶计算耽具有女埋深围或地皮面有告荷载响的情召况。芝Be唉ll眯法的稀计算充公式师为：（3棉-7看）式中狠：B抓—基遍础宽梳度；抖—句岩石疤重度错；D—汁基础蹈埋深引；c—岩绩体内腾聚力唐；Cf2、Cf1——拘考虑眯基础陶形状感因素狭的修酱正系米数。和唱称为承载棚力系弹数，由追下式址计算侦：（3跌-8彼）式中营：劈燕。当基拒础置炭于地顾表（鬼qs=0饿）且降忽略给滑动讨楔形泡体本房诚身的夏重力泳时，烧式（杯3-贼7）东可以庙被简禁化为战：（3齐-9璃）3.舌5牛边倘坡岩渔石地型基对于阵边坡呀上的裳岩石场地基油，考驶虑到络一侧疤临空敌面的狗出现拉使得第侧压皮力减搅小，殊必须由修正周承载尸力系朵数。对于坡角桑小于的边欲坡而呢言，煤地基帝上的驶容许趴荷载治一般宿由其桌地基虏承载乎力和捞容许掠沉降苦控制梳；对于坡角溉大于的边梦坡，浑则一抓般由饰边坡搞的稳度定条舟件控忽制地念基上求的容亦许荷省载，等很少在需要缎验算伤其地李基承和载力档。岩石渠边坡穗地基贞的容贡许地赠基承放载力叫可以挖利用呈下式啊计算割：（3长-1景0）式中虎：伴和满为由公图3煮-2百给定简的承护载力学系数苗。系释数毕由谢稳定旬数爪确蛇定，怖为膏：图3-盟2退边伴坡岩撑石地偿基的泳承载皂力系拜数利用奸承载徒力系姻数计见算地秋基容舟许承节载力料时，该需要坑假定潜地基卫中的地下弦水位趴线位于幸基底疾以下贴至少钩一倍嗽基础针宽度样，当盖地下年水位脚线超滥过这缘瑞个水压平时磨，计仍算就肢必须疏考虑披地下消水的执作用气。有研灿究表丙明，加当基靠础位市于边饮坡顶惑部，捏且基稳础底胖面外彩边缘脊线与庆边坡鞭顶部转的水浅平距康离小什于6居倍基福础宽朴度时往，必腐须考饮虑折减臭其地树基容群许承死载力。折示减的厦方法室主要楚是利可用下迟节中妈介绍占的边走坡稳磨定性明分析斜方法乔验算伤地基爷的稳巡寿定性写，此耗时为吃了保暂证变屿形最橡小，貌取安袄全系斩数为保2~秃3。3.甲6购缓怠倾结搁构面摩岩石哨地基刃的承容载力当岩淹体中尊包含址有一慎组或搏几组若缓倾矛结构蹦面时疾，有笼可能直接死由结盲构面您形成渴滑动灾楔形艳体，此译时地鸟基的傅承载抗力将研会减轧小，焰这主洽要有误两个阳方面锡的原锦因：第一魔，由判于楔宽形滑蹦动体永的形娘状是垃由结舅构面改的方混位决乖定的条，其窜大小振和表歉面积乱将会删受到忆限制山，有闷可能熄使容谣许地横基承撒载力姥减小毕；第二谎，结恰构面冷的强待度通浩常要兽比岩内体的夫强度心小很寒多，蒙这将索使楔德形滑娱动面练的强繁度大些大减仿小，绞导致滥容许艺地基干承载考力的棒降低鞭。图3胆-3尘所示像为包仪含两至组缓循倾正威交结泼构面我的岩互石地青基，桶两组乘结构卸面与馆水平炎面成其的夹够角分扔别为稻和苏，由栽此形屿成主册动滑驾动区狼A和鸟被动除滑动电区B格。水平贱作用境在主密动滑固动区竿A上铜的最昨小主割应力爹，派即被引动滑风动区尊B上酬的最瞧大主卷应力止可寄由下终式计周算：（3含-1忘1）图3薪-3悬缓倾日正交率结构轻面岩颜石地舅基楔封形滑驱动示法意图由此以可以杀得到裕地基往的容浑许承诉载力换：（3递-1寨2）式中聚：般B—关基础文宽度兽；—第肚一组迫结构遗面的炊倾角闷；—两在组结换构面庆的粘菊聚力拉；；源；—第饰一和秤第二互组结耽构面捎的内五摩擦乎角。当基他础位抢于地种面以污下，疲即基扛础具耐有一骆定埋舱深，惩或者上地面帅有荷封载qs作用缴时，领相当饱于被疤动楔垄形体劝受到诉了竖宿向的群约束录作用毫，因嫌而使贤地基己承载浓力大腹大得拴到提优高。获考虑舞qs的影盏响进多行楔桑形滑北动体则极限波平衡非分析尽，只翼需对筛式（还3-春11红）进璃行修娘正：（3旷-1医3）由此岭可知言：通篇过设猫置岩寇石锚扭栓以飞提供澡被动编楔形忠体竖晨向约曲束作碍用的轨方法蜓可提比高缓哈倾岩头层地乌基的磁容许魂承载母力。笛岩石页锚栓抖的一侮端锚蚕固到徒被动把楔形柏体的冷下方板稳定仇岩层解中，章另一忠端锚抚固到副岩石傍表面辛，这漆相当萍于人变为提跪供了耽qs的作垂用。只可以些利用军式（乎3-游13拉）来杯计算粱为了介得到阁一定偶容许饮地基婚承载剩力所寒需的炎锚固革力。3.申7讨双艰层岩宿石地森基承尖载力当地质基岩恩体为村双层勇分布书，且旱上部梅岩体高强度察较高耗但厚构度较会薄，膛而下帜卧有识较厚商的软冶弱岩涛体时条，其艘地基绘破坏扎主要我有三顽种破隆坏模断式：跃冲切棕破坏馋、折爷断破券坏和冰弯曲火破坏阿（图泪3-恰4）秀。图3渐-4涛双侄层岩疯石地站基破怖坏模斗式发生悬上述抢三种伞破坏竿的后就果是旦很严治重的边，这孝是因烛为上补层岩未体发扩生的裂是极竞具突眨然性别的脆性奶破坏，随哭之而牙来的独便是拜下层悉软弱遵岩体屡发生跃很大傲的沉饰降，且这对粒上部标建筑匹物极颂为不纽奉利，狐因此他要尽病量避丛免。Ho碍ek格和L聋on义de姓曾分佩析过乞一个殿工程创实例看的破饰坏，究一幢狐高层爆建筑钞的基碌础置唇于10版m厚讲的石饺灰岩肃层上，谋其岩图体强冻度较虫高，艰其中勺一个诞上部著荷载触为20菠00际MN的基哪础下佳岩层矛发生矛了冲梯切破辅坏。对于庭双层神地基详来说得，另桂外还窗有可习能发抬生过换大的暮沉降摄或沉厚降差债而使载地基编失效河。当上罢下层惰岩体喊的力弱学性由能差困异较馋大时遍，即书上硬厌下软柿时，鞠则上统层岩因体的态变形嫁模量厌要比匠下层陪岩体黄的大宁很多泛，因洲此上啊层岩太体将累承担张绝大贼部分翅的基扬础荷淋载，恭地基教的容杜许承劈燕载力育主要死取决贡于本加层岩浮体的刻强度群。在设着计初蛇期，齐通常涉假定亦由上绞层岩翁体承举担全蜓部的左基础腔荷载次，这财使计英算结惠果偏酱于安拦全。如果缴可以夕得到咸较为匙精确予的上霜下两贼层岩念体的胜变形所模量裤值，永那么翠就可牌以利紫用有毛限元孙法等顽数值施分析望方法亦计算诵两层默岩体到中的慎应力风分布胃，进落而对葡设计则进行菊修正胸。上层食地基帜岩体读取何唯种破坏画模式主要悔受两棋个方揪面因蜜素的宜影响框：一是口上下荒层岩浊体的饲强度俭性质城；二是临上层泻岩体成厚度举H与维基础盏宽度智B的识比值厕。当H铺/B伐较小怕且下小层岩芝体压锈缩性探较大恒时，仅可能府会发摄生冲切摊破坏；当下裙层岩桶体不闭可压肠缩，怒但是吨具有欧明显升塑性仓性质乡丰时，岩如粘剩土或怜软页锁岩，呈可能颂会发碗生折断积破坏；当H普/B导较大隔且下裹层岩宏体压愉缩性亦较大捡时，诉可能分会发膨生弯曲蚂破坏。可能汪发生未冲切刃破坏弃岩石牙地基嗽的地基琴承载票力的头确定皱：主要指是考拌虑上猾层岩唐体的毁抗冲严切能较力。变一般从来说贺，冲撇切破药坏面爹的形友状为悉一个济柱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