巖質(zhì)地基變形

介紹

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。在變形分析過程中，要在查明巖基地質(zhì)結(jié)構(gòu)、認(rèn)識變形性能，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)測巖基的變形機理、進(jìn)行計算分析，確定變形量值，作出變形的評價，提供基礎(chǔ)工程和巖基處理工程設(shè)計的依據(jù)。常用的巖基變形計算分析方法有：

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)育的相對均一堅硬的整塊、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)面阻抗滑移時壓縮變形的計算分析。它是不連續(xù)介質(zhì)力學(xué)分析方法,優(yōu)點是能夠結(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)仍需很大的簡化，而且由于這種計算取決于結(jié)構(gòu)面的組合，所以在每次計算時，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)不能滿足巖基變形分析的要求時，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)合無限元、邊界元等進(jìn)行計算。

彈性問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有限元法進(jìn)行分析。因此，非線性有限元法是目前著重發(fā)展和推廣應(yīng)用的巖基變形計算方法。涉及大變形的幾何非線性問題尚有待進(jìn)一步的研究和應(yīng)用。

在高地應(yīng)力（見巖體中應(yīng)力）地區(qū)，由于巖體內(nèi)存在有預(yù)變形成分，基坑開挖時易產(chǎn)生回彈和開裂，在基礎(chǔ)回填時壓縮變形存在有起始變形應(yīng)力，在力學(xué)模型設(shè)計時應(yīng)考慮這種情況。