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岩石地基基础的特性研究

2015-07-14 702 0

地基基础对于整个建筑的稳定性有着重要的影响，为保证建筑的安全可靠性，并有效的降低建筑的造价，设计合理的地基基础是关键。扩展基础是现在高层建筑中常见的一种基础形式，在很多山区建筑中，岩石地基更为盛行，岩石基础比一般基础的承载能力高，其基地反力以及受力的特点不同于土质地基，为了逐步完善基础设计理论，就要对岩石地基的基地反力进行研究。
　　1 岩石地基基础理论
　　1.1岩石分类
　　岩石的分类对地基承载力具有非常重要的意义。对岩石的分类大多按其形成原因、风化的程度、岩石硬度、饱水软化程度进行划分，其中岩石硬度和饱水软化程度是岩体作为建筑地基所需考虑的重要因素。按岩体的稳定程度把工程岩体分为不同的岩体工程级别。
　　岩石类型的划分有不同的划分标准。岩石硬度分为硬质岩、软质岩和极软岩，硬质岩又分为坚硬岩和较硬岩，软质岩包括较软岩和软岩。其中硬质岩在敲击时会有清脆的声音，会回弹震手，一般无吸水现象；软质岩敲击时声音沉闷，无回弹，吸水较强；极软岩一经敲击即碎，遇水成团。岩石完整程度按完整指数划分为5中类型，分别是完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎。岩石质量分类结合岩石硬度和岩石完整性划分，分别对不同硬度的岩石进行完成程度划分，把岩石质量等级分为5个等级，其中完整的坚硬岩为质量最好岩体，较破碎软岩程度以下和极破碎岩体均为质量最差。岩石按风化程度分为未风化、微风化、中等风化、强风化、全风化和残积土，主要依据风化程度指标波速比和风化系数进行评价。
　　1.2确定岩石地基承载力
　　岩石的地基承载力是指单位面积的岩石地基所能承载的最大荷载力，其确定的方法是多样的，可以依据施工现场的各种指标进行确定，比如岩石的类别、岩石的完整程度和岩石的风化程度，也可以通过现有的理论依据进行计算确定。这些方法运用简单有效，具有一定的代表性，但准确性不高。一般来说，要想获得较为准确的岩石地基所能承受的荷载力大小，是要通过岩石荷载的现场实验或者是室内饱和单轴抗压强度实验进行确定。
　　2 岩石地基上基础基底的反力分布
　　建筑基础地基荷载里的大小计算在很大程度上受基础的基地反力分布的影响，最终会间接的影响到基础结构的设计，对岩石地基上基础基地反力的分布情况进行充分的了解，对其与土质地基进行比较，从而完善建筑地基基础的设计理论。
　　2.1 土质地基基础基地反力分布
　　土质地基中包含空气、土颗粒和一定液体，被成为三相体。在土质地基基础中由于土的压缩性，致使其相对于岩石基础所能承载的荷载力较小。土质地基较为普遍，由此对于土质地基基础基地反力分布的研究较为容易，实验数据理论性较高，在经过大量的实验以及数据分析后，获得很多成果。土质地基的基础，是一种具有刚度的基础，抗弯刚度较强，在基础受力后能将所受何在通过基础的基地中部集中转移至基地的边缘，从而使得地基基础的基地反力分布呈现均匀状态。在土质地基承受较为均匀的荷载状况下，基础刚度比土质地基大，由此使得基地反力呈现边缘大，中心小的状态，但是土具有明显的塑性，基础边缘的基地土在受力后因其塑性产生变形，从而致使地基的基地反力发生改变，基础边缘所承载的作用力不断减小，基础中部的承载力不断增加。随着建筑的逐渐施工，地基承受的荷载力不断增加，地基基础不断发生塑性变化，土质地基的地基反力分布也不断的发生变化，最终呈现接近直线分布。土质基础的基地反力分布也受土质特性以及荷载力大小的影响。
　　2.2 岩石地基基础基地反力分布
　　岩石地基与土质地基比较，拥有较高的承载能力，因石料含量较高，地基的压缩性较低，地基发刚度较强。就目前的研究现状来说，岩石地基的基地反力分布的确定都是以弹性理论为研究基础，通常都是将岩石地基作为平面弹性体进行计算。岩石地基的基础在受到荷载力后，因其刚度较之地基比较小，中心荷载力只能转移到基地接收荷载力的周围位置，不能进行大范围的边缘扩散，其转移的面积较小。若岩石基础所受到的荷载力是均匀的，基础具有绝对的刚性，根据弹性理论的计算，大致可以确定岩石基础的基地反力分布在基础的边缘，但是在实际的岩石基础中，绝对的刚性是不存在的，由此弹性理论不能完全的适用于所有的岩石基础，处于边缘的基础在受到荷载力的作用下，会发生较小的塑性变形，致使该部分的作用力发生改变。岩石地基抗塑性变形的作用力较大，在边缘部位发生的重分布作用力不会呈现线性的分布，基础边缘相对于基础中心具有明显的作用力。处于相同岩石位置的建筑物地基，拥有相同的扩展式基础，在一定的荷载力下，其基底分离分布基本上是相同的，这种情况是岩石地基不同于土质地基的重要区分点。岩石地基基底反力分布的情况同时也受到荷载大小的影响。
　　3 岩石地基上基础的破坏形式
　　岩石地基上扩展式基础的破坏形式分为梯形破坏与井字形破坏。梯形破坏是地基基础演四角破裂，直到整个基础遭遇破坏，在独立基础中，基础可以视为与四周相连的双向板，作用于板上的荷载力越来越大，基础内部的钢筋受荷载力的影响，逐渐失去刚度与强度，致使板失去承载作用力的能力，针对每一个破坏机构都可计算出一个相对应的破坏荷载。井字形破坏，是基础划分为各小方块形，在基础的符合面积中，出现一侧方块在荷载里的作用下发生破坏，直到基础破坏。井字形模式在欧洲国家较为普遍看，而我国则倾向与采用梯形破坏模式。
　　4 结束语
　　岩石地基上基础的基地反力分布以及破坏形式研究对于完善我国建筑技术设计理论有着重要的意义，岩石地基基础的基地反力分布由多种因素影响，在将其与土质地基的基地反力分布进行比较后，可以得出岩石地基引起塑性较小，架越效果小，因此其基地反力分布基本呈现的是地基的边缘大，两边较小，但是地基的中部又比较大的一种曲线线状分布。
　　参考文献：
　　[1]刘伟. 岩石地基上混凝土扩展式基础的受力分析研究[D].贵州大学，2009.
　　[2]邹洋. 岩石地基上扩展基础破坏模式及承载性能研究[D].贵州大学，2009.
　　[3]康庆宁. 岩石地基上扩展基础受力性能研究[D].重庆大学，2010.
　　[4]阴可，程毅，周晓雪，曾世仁，薛尚铃，徐革，胡朝晖. 岩石地基上扩展基础的基底反力实测分析[J]. 重庆建筑大学学报，2006，06：72-74.
　　[5]阴可，殷杰. 岩石地基上扩展基础的受力特性分析[J]. 重庆建筑大学学报，2008，02：27-31.
　　[6]程毅. 岩石地基上扩展基础的抗剪性能研究[D].重庆大学，2006.
　　作者简介：龙锐（1976-）、男、汉族，广西崇左人、桂林理工大学博文管理学院教师、在职研究生、研究方向为土木工程。

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