二級(jí)結(jié)構(gòu)之巖質(zhì)地基變形

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構(gòu)成地基的巖體在建筑物荷載作用下產(chǎn)生的變形,以及由此而引起的地基面的位移。巖基變形的概念一般限定為巖基整體失穩(wěn)或承載力失效之前的變形,但由于巖體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,具有不均一、不連續(xù)性,局部的結(jié)構(gòu)面剪切滑移和軟弱夾層的塑性擠出,以及由此而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)體的局部破損、滑移、轉(zhuǎn)動(dòng)或?qū)芋w結(jié)構(gòu)的彎曲等,也是巖基變形的組成部分。在變形分析過(guò)程中,要在查明巖基地質(zhì)結(jié)構(gòu)、認(rèn)識(shí)變形性能,在取得巖基變形特性參數(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合考慮巖基和建筑物的相互作用,預(yù)測(cè)巖基的變形機(jī)理、進(jìn)行計(jì)算分析,確定變形量值,作出變形的評(píng)價(jià),提供基礎(chǔ)工程和巖基處理工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。常用的巖基變形計(jì)算分析方法有:彈性力學(xué)分析 由于巖基結(jié)構(gòu)復(fù)雜、彈性力學(xué)計(jì)算理論只在下列條件下適用:①軟弱結(jié)構(gòu)面不發(fā)育的相對(duì)均一堅(jiān)硬的整塊、塊狀及層狀結(jié)構(gòu);②似各向同性的軟弱破碎巖基(采用降低的彈性參數(shù));③假設(shè)巖基均一,作粗略的估算。
     巖基變形的塊體力學(xué)分析 根據(jù)巖基中斷裂分布及組合特征,分析應(yīng)力傳遞途徑,進(jìn)行塊體和結(jié)構(gòu)面阻抗滑移時(shí)壓縮變形的計(jì)算分析。它是不連續(xù)介質(zhì)力學(xué)分析方法,優(yōu)點(diǎn)是能夠結(jié)合地質(zhì)結(jié)構(gòu),分析結(jié)構(gòu)面的變形;但是關(guān)于應(yīng)力傳遞條件的假設(shè)仍需很大的簡(jiǎn)化,而且由于這種計(jì)算取決于結(jié)構(gòu)面的組合,所以在每次計(jì)算時(shí),要根據(jù)具體情況建立方程式,進(jìn)行求解。
     巖基變形的數(shù)值分析 對(duì)于重要的基礎(chǔ)工程,如橋梁基礎(chǔ)、壩基、特殊建筑物基礎(chǔ),在發(fā)現(xiàn)巖基不均一、比較破碎或含有顯著的軟弱結(jié)構(gòu)面,應(yīng)用彈性理論解遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足巖基變形分析的要求時(shí),可采用數(shù)值分析方法。比較成熟而應(yīng)用廣泛的數(shù)值分析方法為有限元法,有些程序還可結(jié)合無(wú)限元、邊界元等進(jìn)行計(jì)算。
     彈性問(wèn)題的有限元法可用于研究巖基結(jié)構(gòu)的不均一變形,引入不同結(jié)構(gòu)單元的彈性參數(shù)和各向異性,比較適用于巖基的一般分析。
     材料非線(xiàn)性有限元法能夠比較好地考慮結(jié)構(gòu)面變形及局部破損或滑移帶來(lái)的巖基應(yīng)力和變形的調(diào)整。巖體中結(jié)構(gòu)單元的流變及膨脹特性也可采用|考試大|有限元法進(jìn)行分析。因此,非線(xiàn)性有限元法是目前著重發(fā)展和推廣應(yīng)用的巖基變形計(jì)算方法。涉及大變形的幾何非線(xiàn)性問(wèn)題尚有待進(jìn)一步的研究和應(yīng)用。
     在高地應(yīng)力(見(jiàn)巖體中應(yīng)力)地區(qū),由于巖體內(nèi)存在有預(yù)變形成分,基坑開(kāi)挖時(shí)易產(chǎn)生回彈和開(kāi)裂,在基礎(chǔ)回填時(shí)壓縮變形存在有起始變形應(yīng)力,在力學(xué)模型設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這種情況。