4岩石地基的利用与加固.ppt

岩石地基的利用与加固 人类利用岩石做地基可以追溯到很久，早在远古时代，我们的祖先就学会在岩石上修建房星和道路。 公元前2700年左右，古代埃及的劳动人民修建了金字塔。 公元前6世纪，巴比伦人在山区修建了“空中花园”。 公元前613～519年中国人民在安徽淠（pi）河上修建了历史上第一座拦河坝。 公元前256～251年，在四川岷江修建了驰名中外的都江堰水利工程。 公元前221～206年在北部山区修建了万里长城。 在修建过程中，不可避免地要运用有关岩石地基方面的基本知识。但是作为岩石力学中一门分支学科，岩石地基研究是从20世纪50年代前后才开始的。 经过大约半个世纪的不懈努力，在理论研究方面，近年来与非线性科学有关的混沌理论、耗散结构理论、突变论、协同论、神经网络等已在不同程度上得到应用。综合智能分析、非确定性分析、岩石断裂、损伤及细观力学研究等也取得重要进展。 在数值分析方面，不连续变形分析法(DDA)，数值流形元法(NMM)，连续介质和三维连续介质快速拉格郎日分析法(FLAC，FLAC3D)，通用和三维离散元程序(UDEC，DEC3D)，二维和三维颗粒流程序(PFC2D，PFC3D)以及各种方法的耦合程序等相继出现。 在工程实践方面，随着国际上一系列200m以上的高坝，尤其是高拱坝的设计和施工，岩石地基的研究水平得到长足进步。 岩石地基的应用领域主要在以下三个方面： 1．水利水电建设大坝地基； 2．交通基础设施中的铁路、公路路基与桥梁； 3．工业民用建筑地基，主要是高层建筑地基。 无论从深度，还是从广度上讲，大坝地基的研究远远超过其他建筑物地基的研究。 在岩石地基加固方面，通常采用的方法有：锚固，灌浆，排水，开挖回填等。其中应用最广，难度最大，也是最有效的工法是锚固和灌浆。 尽管人们在岩石地基上成功地兴建了许多建筑物，尤其是水工建筑物，但工程事故仍时有发生。据统计，在大坝建设方面，有40％以上的溃坝是由于地基岩体失稳造成的，如： 前南斯拉夫Idbar薄拱坝， 秘鲁Frayle拱坝， 意大利Gleno支墩坝， 法国Malpasset双曲薄拱坝， 美国Austin重力坝，St．Francis重力拱坝，Teton土石坝等。 法国Malpasset双曲薄拱坝，坝顶高程102.55m，最大坝高66.5m，水库库容2.5×107m3。1959年12月2日夜晚，当水库蓄水达100.12m时，左坝肩岩体失稳，大坝崩溃乙溃坝时，洪水以每小时36km的速度下泻，死亡421人。 结果表明，拱坝坝踵处岩体在垂直片理方向产生拉应力，该处片理产生张裂缝。库水进入裂缝并将裂缝劈开至下部断层处，在裂缝内形成全水头压力，使左坝肩至F1断层的岩块失稳，大坝溃决。 美国Teton坝为土质肥心墙坝。最大坝高126.5m(至心墙齿槽底)。 肥心墙材料为含黏土及砾石的粉沙，上游坡为1:1.5，下游坡为1:1。心墙两侧为砂、卵石及砾石坝壳。 大坝防渗心墙用开挖深33.5m齿槽切断冲积层，槽体用粉砂土回填。基底高程1554.5m以上的两岸坡齿槽坡比为1:0.5，槽体切断上部厚70m的强透水岩体，槽身用与坝体相同的粉砂土回填。 心墙下游面有一排水层，由筛选的砂及卵石填筑，但在心墙与砂层之间无过渡层。 心墙底部与冲积层以及齿槽填土体与岩壁之间均无过渡层。 在槽底沿坝全长设帷幕，最大幕深达91.44m。坝主剖面为单排孔灌浆帷幕，灌浆孔距为3.05m。两岸齿槽下为3排孔灌浆帷幕，外侧两排孔距均为3.05m，中心排孔距6.10m。 坝址位于Teton河谷的峡谷上。两岸均为后第三系凝灰岩，节理发育强烈，裂隙宽度一般达0.6～7.6cm，偶有30cm宽的裂隙。河床冲积层厚约10m。在坝两端覆盖着约8m厚的风积粉土。在坝址进行过5个孔的岩石抽水试验，抽水量超过380L/min，影响范围估计达30km，岩石为强透水性。通过灌浆试验表明，对表层强透水岩体采用深填土齿槽比灌浆处理更为经济 溃坝过程 水库于1975年11月开始蓄水。1976年春季库水位迅速上升。拟定水库水位上升限制速率为每天0.3m。由于降雨，水位上升速率在5月份达到每天1.2m。至6月5日溃坝时，库水位已达1616.0m，仅低于溢流堰顶0.9m，低于坝顶9.0m。 在大坝溃决前2天，即6月3日，在坝下游400～460m右岸高程1532.5～1534.7m处发现有清水自岩石垂直裂隙流出。 6月4日，距坝60m高程1585.0m处冒清水，至该日晚9时，监测表明渗水并未增大。 6月5日晨，该渗水点出现窄长湿沟。稍后在上午7点，右侧坝趾高程1537.7m处发现流混水，流量达(0.56～0.85)m3/s，在高程1585.0m也有混水出露，两股水流有明显加大趋势。上午10点30分，有流量达0.42m3/