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1、第九章巖體力學(xué)在巖基工程中的應(yīng)用第一節(jié)巖基中的應(yīng)力分布圖9-1集中力作用下的巖基1.半無限體垂直邊界上作用一集中力的彈性理論解(布辛涅斯克，1886)第二節(jié)巖基上基礎(chǔ)的沉降巖基上基礎(chǔ)的沉降主要是由于巖基內(nèi)巖層承載后出現(xiàn)的變形引起的。對于一般的中小工程來說，沉降變形較小。但是，對于重型結(jié)構(gòu)或巨大結(jié)構(gòu)來說，則產(chǎn)生較大變形。巖基的變形有兩方面的影響：（2）因巖基變形各點(diǎn)不一，造成了結(jié)構(gòu)上各點(diǎn)間的相對位移。計(jì)算沉降的基本公式（1）在絕對位移或下沉量直接使基礎(chǔ)沉降，改變了原設(shè)計(jì)水準(zhǔn)的要求；計(jì)算基礎(chǔ)的沉降可用彈性理論解法。對于幾何形狀、材料性質(zhì)
2、和荷載分布都是不均勻的基礎(chǔ)，則用有限元法分析其沉降量是比較準(zhǔn)確的。按彈性理論求解各種基礎(chǔ)的沉降，仍采用布辛涅斯克的解來求。當(dāng)半無限體表面上被作用有一垂直的集中力P時，則在半無限體表面處(z=0)的沉降量s為（9－6）式中：r為計(jì)算點(diǎn)至集中荷載P處之間的距離半無限體表面上有分布荷載作用，則可用積分求出表面上任一點(diǎn)M(x,y)處的沉降量s(x,y):（9－7）一、圓形基礎(chǔ)的沉降1.圓形基礎(chǔ)為柔性如果其上作用有均布荷載P和在基底接觸面上沒有任何摩擦力，則基底反力也將是均布分布的，并等于P，這時（9-8）(9-9)總荷載引起M點(diǎn)處表面的沉降
3、量：圓形基礎(chǔ)底面中心(R=0)的沉降量s0：(9-10)圓形基礎(chǔ)底面邊緣(R=a)的沉降量sa：(9-11)可見，圓形柔性基礎(chǔ)當(dāng)其承受均布荷載時，其中心沉降量為其邊緣沉降量的1.57倍。2、圓形剛性基礎(chǔ)當(dāng)作用有荷載P時，基底的沉降將是一個常量，但基底接觸壓力不是常量。這時可用式（9-13）解得：（9－14）式中，R為計(jì)算點(diǎn)至基礎(chǔ)中心之距離（9－15）圖9－7圓形剛性基礎(chǔ)上式說明，在基礎(chǔ)邊緣上的接觸壓力為無限大。當(dāng)然，這種無限大的壓力實(shí)際上并不存在，因?yàn)榛A(chǔ)結(jié)構(gòu)并非完全剛性，而且純粹的彈性理論也不見得適用于巖基的實(shí)際情況。因而，在基礎(chǔ)
4、邊緣的巖層處，巖層會產(chǎn)生塑性屈服，使邊緣處的壓力重新分布。圓形剛性基礎(chǔ)的沉降量s0：（9－16）1、矩形剛性基礎(chǔ)當(dāng)其承受中心荷載P時，基礎(chǔ)底面上的各點(diǎn)皆有相同的沉降量，但是沿著基底的應(yīng)力是不等的.設(shè)p為均布分布的外荷載當(dāng)基礎(chǔ)的底面寬度為b；長度為a時，沉降量s為：Kconst為用于計(jì)算絕對剛性基礎(chǔ)承受中心荷載時沉降值的系數(shù)，Kconst=f(a/b),見表9－1。二、矩形基礎(chǔ)的沉降受荷面形狀長寬比a/bK0KcKmKconst圓形－1.00.640.580.79正方形1.01.120.560.950.88矩形1.52.03.04.0
5、5.06.07.08.09.010.01.361.531.781.962.102.232.332.422.492.530.680.740.890.981.051.121.171.211.251.271.151.301.531.701.831.962.042.122.192.251.081.221.441.611.72－－－－2.72表9-1各種基礎(chǔ)的沉降系數(shù)K值表2、剛性方形基礎(chǔ)沉降量(邊長為a)（9－19）3、剛性條形基礎(chǔ)沉降量(寬度為a)（9－20）4、柔性矩形基礎(chǔ)的基底中心沉降量當(dāng)其承受中心均布荷載p時,基礎(chǔ)底面上各點(diǎn)的沉降量
6、皆不相同，當(dāng)沿著基底的壓力是相等的。當(dāng)基礎(chǔ)的底面寬度為b,長度為a時，基底中心的沉降量可按下式求得：（9－21）式中，（9－22）K0值列于表9-1中。5、柔性矩形基礎(chǔ)的基底角點(diǎn)沉降量(均布荷載下)（9－23）式中的Kc值列于表9－1中。6、正方形柔性基礎(chǔ)中心沉降量(均布荷載)（9－24）7、正方形柔性基礎(chǔ)角點(diǎn)處的沉降量(均布荷載)（9－25）(a為邊長)可見，方形柔性基礎(chǔ)底面中心的沉降量s0為邊角點(diǎn)沉降量的兩倍。8、柔性矩形基礎(chǔ)平均沉降量(承受中心載荷)（9－26）式中：Km為基礎(chǔ)平均沉降系數(shù)，見表9－1。返回第三節(jié)巖基的承載能力
7、巖基的承載能力與巖基的系列破壞模式相關(guān)，變形又與巖性、結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀與分布相關(guān)。一、巖基破壞模式6、直面滑動5、剪切節(jié)理、弱軟巖體（滑移體）4、沖切多孔隙巖體3、劈裂應(yīng)力大2、壓碎應(yīng)力較大1、開裂較均質(zhì)巖體、堅(jiān)硬、應(yīng)力水平較小開裂壓碎劈裂沖切剪切較均質(zhì)、堅(jiān)硬巖體應(yīng)力水平較小應(yīng)力水平較大應(yīng)力水平大多孔隙巖體節(jié)理、弱軟巖體實(shí)驗(yàn)法極限平衡計(jì)算方法二、巖基允許承載力的確定基本方法（一）基腳壓碎巖體的承載力極限平衡方法(Goodman)見圖9-12式中：Rc-巖體無側(cè)限抗壓強(qiáng)度；qf-巖基承載力。A-壓碎區(qū)B-非壓碎區(qū)非壓碎區(qū)B巖體強(qiáng)度曲線壓碎
8、區(qū)A巖體強(qiáng)度曲線無側(cè)限巖體抗壓強(qiáng)度Rc巖基承載力qf（二）基腳剪切巖體的承載力基腳下巖體出現(xiàn)楔形滑體，滑移面為平直面、弧面、近似看成平直面，作極限平衡分析（1）基本值設(shè)①破壞面由兩個互相直交的平面組成；②荷載qf的作用范圍很長，可為平
