地基穩(wěn)定性分析

建筑地基的穩(wěn)定性分析和評(píng)價(jià)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)(2009年版)4.1.11第3款規(guī)定應(yīng)“分析和評(píng)價(jià)地基的穩(wěn)定性……”，由于該部分內(nèi)容在規(guī)范中較分散，各位同行在巖土工程勘察報(bào)告編寫(xiě)時(shí)，往往感到無(wú)從下筆，現(xiàn)歸納如下，供參考，不當(dāng)之處望不吝賜教。一、 地基穩(wěn)定性地基穩(wěn)定性是指主要受力層的巖土體在外部荷載作用下沉降變形、深層滑動(dòng)等對(duì)工程建設(shè)安全穩(wěn)定的影響程度，避免由此地基產(chǎn)生過(guò)大的變形、側(cè)向破壞、滑移造成地基破壞從而影響正常使用。按照(GB50021-2001)(2009年版)14.1.3、14.1.4規(guī)定，巖土體的變形、強(qiáng)度和穩(wěn)定應(yīng)在定性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行定量分析。評(píng)價(jià)地基穩(wěn)定性問(wèn)題時(shí)按承載力極限狀態(tài)計(jì)算，評(píng)價(jià)巖土體的變形時(shí)按正常使用極限狀態(tài)的要求進(jìn)行驗(yàn)算。二、 地基穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)內(nèi)容影響地基穩(wěn)定性的因素，主要的是場(chǎng)地的巖土工程條件、地質(zhì)環(huán)境條件、建(構(gòu))筑物特征等。一般情況下，需要對(duì)經(jīng)常受水平力或傾覆力矩的高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)、高壓線塔、錨拉基礎(chǔ)、擋墻、水壩、堤壩和橋臺(tái)等建(構(gòu))筑物進(jìn)行地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。通常情況下，涉及到主要的內(nèi)容有：(1)巖土工程條件包括組成地基的巖、土物理力學(xué)性質(zhì)，地層結(jié)構(gòu)。特別是有特殊性巖土，隱伏的破碎或斷裂帶，地下水滲流等特殊情況;(2)地質(zhì)環(huán)境條件包括是否建造在斜坡上、邊坡附近、山區(qū)地基上，建(構(gòu))筑物與不良地質(zhì)作用、特殊地貌的關(guān)聯(lián)度和可能引起地基破壞失穩(wěn)的各種自然因素或組合。如巖溶、滑坡、崩塌、采空區(qū)、地面沉降、地震液化、震陷、活動(dòng)斷裂、岸邊河流沖刷等。按照《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)(2009年版)、《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》(JGJ72-2004)和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)規(guī)定，對(duì)山東地區(qū)該問(wèn)題常見(jiàn)的幾種情況羅列如下：1、 地基承載力計(jì)算與驗(yàn)算驗(yàn)算地基穩(wěn)定性實(shí)質(zhì)上就是驗(yàn)算地基極限承載能力是否滿足要求。應(yīng)嚴(yán)格按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2011)5.2和《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》(JGJ72-2004)8.2.6?8等條款執(zhí)行。2、 變形驗(yàn)算建筑物的地基變形計(jì)算值，不應(yīng)大于建筑物地基允許變形值。在勘察階段往往建筑物特征參數(shù)不明確，一味要求勘察報(bào)告中能有準(zhǔn)確的結(jié)論也勉為其難，但在巖土工程勘察報(bào)告中應(yīng)提供符合規(guī)范要求的巖土變形參數(shù)，供上部結(jié)構(gòu)計(jì)算條件具備時(shí)按照(GB50007-2011)5.3、(JGJ72-2004)8.2.9?12和《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002)有關(guān)條款計(jì)算。3、 基礎(chǔ)埋置深度的確定對(duì)高層建筑和高聳構(gòu)筑物基礎(chǔ)的埋置深度，應(yīng)滿足地基承載力、變形和穩(wěn)定性要求。位于巖石地基上的高層建筑，其基礎(chǔ)埋深應(yīng)滿足抗滑穩(wěn)定性要求。天然地基上的箱形或或筏形基礎(chǔ)埋置深度不宜小于1/15H；樁箱或樁筏基礎(chǔ)不宜小于1/18H，H為建筑物高度。4、 位于穩(wěn)定土坡坡頂上的建筑應(yīng)根據(jù)建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)形式，按照(6850007-2011)5.4.1?2有關(guān)規(guī)定確定基礎(chǔ)距坡頂邊緣的距離和基礎(chǔ)埋深。需要時(shí)，還應(yīng)按照《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2002)5.1?3有關(guān)規(guī)定驗(yàn)算坡體的穩(wěn)定性。驗(yàn)算方法對(duì)均質(zhì)土可采用圓弧滑動(dòng)條分法，發(fā)育軟弱結(jié)構(gòu)面、軟弱夾層及層狀膨脹巖土?xí)r，應(yīng)按最不利的滑動(dòng)面驗(yàn)算。當(dāng)坡體中分布膨脹巖土?xí)r應(yīng)考慮坡體含水量變化的影響；具有脹縮裂縫和地裂縫的膨脹土邊坡，應(yīng)進(jìn)行沿裂縫滑動(dòng)的驗(yàn)算。5、 受水平力作用的建(構(gòu))筑物山區(qū)應(yīng)防止平整場(chǎng)地時(shí)大挖大填引起滑坡；岸邊工程應(yīng)考慮沖刷、因建筑物興建及堆載引起地基失穩(wěn)。6、 土巖組合地基該類(lèi)地基下臥基巖面為單向傾斜時(shí)，應(yīng)描述巖面坡度、基底下的土層厚度、巖土界面上是否存在軟弱層(如泥化帶)。7、 巖石地基地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲、乙級(jí)的建筑物，同一建筑物的地基存在堅(jiān)硬程度不同，兩種或多種巖體變形模量差異達(dá)2倍及2倍以上，應(yīng)進(jìn)行地基變形驗(yàn)算；地基主要受力層深度內(nèi)存在軟弱下臥巖層時(shí)，應(yīng)考慮軟弱下臥巖層的影響進(jìn)行地基穩(wěn)定性驗(yàn)算；當(dāng)基礎(chǔ)附近有臨空面時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算向臨空面傾覆和滑移穩(wěn)定性。巖土工程勘察報(bào)告中，應(yīng)提供巖層產(chǎn)狀、巖石堅(jiān)硬程度、巖體完整程度、巖體基本質(zhì)量等級(jí)，以及軟弱結(jié)構(gòu)面特征等。8、 軟弱地基首先，應(yīng)判定地基產(chǎn)生失穩(wěn)和不均勻變形的可能性；當(dāng)工程位于池塘、河岸、邊坡附近時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算其穩(wěn)定性。其次，其承載力特征值應(yīng)根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)、原位測(cè)試、當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)結(jié)合地層物理力學(xué)特征和建(構(gòu))筑物特征以及施工方法和程序等多因素綜合確定。該類(lèi)地基應(yīng)按照(GB50007-2011)第7章和《軟土地區(qū)巖土工程勘察規(guī)程》(JGJ83-2011)7.2?4有關(guān)規(guī)定分析評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性；抗震設(shè)防烈度等于或大于7度的厚層軟土分布區(qū)，應(yīng)按照(JGJ83-2011)第6章判別軟土震陷的可能性和估算震陷量。9、 存在液化土層的地基地面下存在飽和砂土和飽和粉土?xí)r，除6度外，應(yīng)進(jìn)行液化判別。按照(GB50011-2010)4.3.3?6規(guī)定進(jìn)行。10、 巖溶和土洞在碳酸鹽巖為主的可溶性巖石地區(qū)，當(dāng)存在巖溶(溶洞、溶蝕裂隙等)、土洞等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)考慮其對(duì)地基穩(wěn)定的影響。按照(GB50021-2001)5.1.10?12和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2011)6.6的規(guī)定分析評(píng)價(jià)地基穩(wěn)定性。11、 填土當(dāng)?shù)鼗饕芰又杏刑钔练植紩r(shí)，如填土底面的天然坡度大于20%時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算其穩(wěn)定性。12、 樁土復(fù)合地基對(duì)需驗(yàn)算復(fù)合地基穩(wěn)定性的工程，提供樁間土、樁身的抗剪強(qiáng)度。13、 樁基應(yīng)選擇較硬土層作為樁端持力層。嵌巖樁深度應(yīng)綜合荷載、上覆土層、基巖、樁徑、樁長(zhǎng)諸因素確定；嵌巖灌注樁樁端以下3倍樁徑且不小于5m范圍內(nèi)應(yīng)無(wú)軟弱夾層、斷裂破碎帶和洞穴分布，且樁底應(yīng)力擴(kuò)散范圍內(nèi)應(yīng)無(wú)臨空面。當(dāng)基樁持力層為傾斜地層，基巖面凹凸不平或巖土中有洞穴時(shí)，應(yīng)評(píng)價(jià)樁基的穩(wěn)定性，并提出處理措施的建議。14、 箱形基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ)地基的破壞形式，除地基內(nèi)飽和松砂在地震液化和局部軟弱夾層側(cè)向的問(wèn)題外，它的破壞形式主要表現(xiàn)在偏心時(shí)水平荷載下的整體傾斜或傾覆。一般情況下，該類(lèi)基礎(chǔ)形式均勻地基同時(shí)滿足以下條件時(shí)，可不進(jìn)行地基穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)：基礎(chǔ)邊緣最大壓力不超過(guò)地基承載力特征值20%；在抗震設(shè)防區(qū)，考慮了瞬時(shí)作用的地震力，同時(shí)基礎(chǔ)埋置深度不小于1/10H；偏心距小于或等于1/R。6特殊條件下，應(yīng)根據(jù)地基巖土條件和地質(zhì)環(huán)境條件進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。15、 地下水的影響當(dāng)場(chǎng)地內(nèi)地下水位升降時(shí)，應(yīng)考慮可能引起地基土的回彈、附加沉降和附加的托浮力對(duì)地基的影響；對(duì)軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖石、殘積土、濕陷土、膨脹巖土和鹽漬土，應(yīng)評(píng)價(jià)地下水的聚集和散失所產(chǎn)生的軟化、崩解、濕陷、脹縮和潛蝕的有害作用。四、地基穩(wěn)定性驗(yàn)算方法1、地基整體穩(wěn)定性驗(yàn)算方法在豎向和水平荷載共同作用下，當(dāng)不能確定最危險(xiǎn)滑動(dòng)面時(shí)，對(duì)于均勻地基，一般采用極限平衡理論的圓弧滑動(dòng)條分法。應(yīng)滿足下式要求：Mr/Ms^FsMr——抗滑力矩（kN?m）Ms——滑動(dòng)力矩（kN?m）FS——抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。當(dāng)滑動(dòng)面為圓弧時(shí)，取1.2；當(dāng)滑動(dòng)面為平面時(shí)取1.3。2、抗水平滑動(dòng)驗(yàn)算對(duì)于承受較大水平推力、地基可能發(fā)生側(cè)向滑動(dòng)的建（構(gòu)）筑物，應(yīng)滿足下式要求：e/hnf<SE——水平抗力（kN）H——作用于基礎(chǔ)底面的水平推力（kN）FS——抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)。當(dāng)滑動(dòng)面為圓弧時(shí)，取1.2?1.3。目前國(guó)際上關(guān)于剛性樁復(fù)合地基支承路堤的穩(wěn)定分析方法是英國(guó)加筋土及加筋填土規(guī)范（《Codeofpracticeforstrengthened/reinforcedsoilsandotherfills》BS8006：1995）[1。7]對(duì)于樁-網(wǎng)支承路堤的整體穩(wěn)定性提出了建議方法，即仍采用傳統(tǒng)的復(fù)合地基穩(wěn)定分析方法進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)樁體和加筋墊層存在時(shí)，將滑動(dòng)面經(jīng)過(guò)的樁的作用按下法考慮，如圖1-12所示，即將滑動(dòng)面以下樁的豎向承載力作為阻滑力作用在滑動(dòng)面上，而不是考慮樁體截面的抗剪強(qiáng)度，對(duì)于加筋墊層考慮其最大張拉力提供抗滑貢獻(xiàn)，具體計(jì)算模式見(jiàn)圖1-12。采用傳統(tǒng)的復(fù)合地基穩(wěn)定分析方法計(jì)算時(shí)，通常采用有效應(yīng)力參數(shù)，并考慮孔隙水壓力，但如果進(jìn)行短期穩(wěn)定分析，則應(yīng)采用不排水條件下的參數(shù)。為保證路堤的整體穩(wěn)定性，需要滿足如下條件：Md<Mrs+Mrp+Mrr式中，Md為土體滑動(dòng)力矩；Mrs為土體抗滑力矩；MRp為樁體提供的抗滑力矩；Mrr為加筋墊層提供的抗滑力矩。其中土體滑動(dòng)力矩Md為：M=[Z（W+bw）sina]RD iisi id土體抗滑力矩Mrs為：M=[￡{cbseca+（（W+bw）cosa-ubseca）tan甲}]RRS iii iisi iiii cvid樁體提供的抗滑力矩m為：RPMRP=￡FpXP加筋墊層提供的抗滑力矩Mrr為:Mrr=TY