防灾减灾工程学 教学ppt课件 第22章　岩土工程灾害.ppt

《防灾减灾工程学 教学ppt课件 第22章　岩土工程灾害.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《防灾减灾工程学 教学ppt课件 第22章　岩土工程灾害.ppt（50页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、在线教务辅导网：http:/,教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网,QQ:349134187 或者直接输入下面地址：,http:/,16037-20a,主编,第22章岩土工程灾害,22.1岩土工程事故分类22.2岩土工程中因地基沉降造成的事故实例22.3岩土工程中因地基失稳造成的工程事故实例22.4岩土工程中因建筑物地基溶蚀与渗透破坏造成的事故实例22.5岩土工程事故灾害的防治措施,22.1岩土工程事故分类,1.地基变形造成的工程事故地基在建筑的载荷作用下产生沉降，包括瞬时沉降、固结沉降和蠕变沉降三部分。(1)严重沉降。由于建筑物的荷载，使地基产生附加应力，引起地基的沉降。严重沉降不仅使

2、散水倒坡、雨水积聚，而且往往使上下水道、照明与通信电缆以及煤气管内外网连接断裂，造成事故。(2)倾斜。由于不均匀沉降，使建筑物整体倾斜，严重的造成建筑物倒塌。2.地基失稳造成的工程事故凡建筑物荷载超过地基极限荷载，则该地基将发生强度破坏，整幢建筑物将沿着地基中某一薄弱面发生滑动而倾倒，这是灾难性的事故。3.建筑物地基溶蚀与渗透破坏这类事故由于地下水的运动而引起。4.边坡强度破坏人工边坡如开挖基槽，不注意护坡或护坡不周，将发生基槽变位或滑动。,22.1岩土工程事故分类,5.地基震害凡地基为饱和状态疏松粉、细砂或粉土，在强烈地震作用下，地基发生液化，丧失承载力，导致建筑物倾倒、裂缝破坏。6.冻胀及

3、其他事故寒冷地区地基可能发生冻胀，导致墙体裂缝。,22.2岩土工程中因地基沉降造成的事故实例,22.2.1例1.某市18层大楼因严重倾斜而被爆破拆除22.2.2例2.墨西哥市艺术宫地基沉降事故22.2.3例3.上海奉贤县贝港桥坍塌事故,22.2.1例1.某市18层大楼因严重倾斜而被爆破拆除,1.工程事故概况2.事故原因分析,1.工程事故概况,某市B栋大楼是一栋在建的18层钢筋混凝土剪力墙结构住宅楼(以下简称B栋楼)，建筑面积1.46万m2，总高度56.6m。1995年1月开始桩基施工，4月初基坑挖土，9月中旬主体工程封顶。11月底完成室外装修和室内部分装饰及地面工程，图22-1a为结构封顶时的

4、照片。12月3日发现该工程向东北方向倾斜，顶端水平位移470mm，为了控制因不均匀沉降导致的倾斜，采取了在倾斜一侧减载与在对应一侧加载，以及注浆、高压粉喷、增加锚杆静压桩等抢救措施，曾一度使倾斜得到控制。但从12月21日起，B栋楼又突然转向西北方向倾斜，虽多次召集专家会商，并采取纠偏措施，但无济于事，倾斜速度加快，12月25日顶端水平位移2884mm，整座楼重心偏移了1442mm，如图22-1b所示。为确保工程质量、确保B栋楼相邻建筑及住户的生命财产安全，建设单位主动要求并报市政府同意，采取上层结构618层定向爆破拆除的措施，从根本上消除了B栋楼的质量隐患，图22-1c是控爆后的照片。由此造成

5、直接经济损失711万元，社会影响极坏，已近于灾害性事故。,2.事故原因分析,(1)桩型选用不当。(2)基坑支护方案不能满足开挖要求。(3)基坑开挖未按方案实施，造成工程桩大量倾斜。(4)将地下室底板抬高2m，建筑物埋深达不到国家规范的规定，削弱了建筑物的整体稳定性。(5)歪桩上接桩，竖向荷载形成分量，降低了单桩承载力。(6)基坑回填土未按规范结构设计总说明回填夯实。,(1)桩型选用不当。,22Z1.TIF,(2)基坑支护方案不能满足开挖要求。,该工程地质勘察报告中强调指出：“基坑开挖时应采取坑壁支护及封底补强措施。”并列出了坑壁支护设计所需要的有关参数表。建设单位曾委托某单位设计过基坑开挖5m

6、的支护方案，该设计为9排粉喷桩重力式挡土墙，设计单位经过稳定和变形计算，认为不能满足要求，故未出任何正式施工图。,(3)基坑开挖未按方案实施，造成工程桩大量倾斜。,在基土十分软弱，又无封闭支护措施的情况下，施工单位编制基坑开挖方案规定：先在基坑内满揭表层土3m，再在深坑区跳格开挖接桩。但是，施工时，为赶进度违背开挖方案规定，仅在深坑区揭表层土3m，接着采用5m宽条状连续顺序开挖，一次到位，在条间形成5m高的临空面，致使大量工程桩倾斜，而且工程桩还受到重型机械的碾压和铲斗的碰撞，造成两根断桩。,(4)将地下室底板抬高2m，建筑物埋深达不到国家规范的规定，削弱了建筑物的整体稳定性。,1)地下室底板

7、标高往上提高2m，就使该工程埋置深度由-5m变为-3m。2)由于地下室底板标高往上提高2m，使已完成的190根桩均要接长2m，灌注桩的接桩处是桩体的最薄弱处，通常个别桩体接桩是有的，但如此大量的桩要接桩具有较大的危险性、特别是已完成的190根桩体中已发现有不少桩是倾斜的，如垂直地面水平接桩，就使接桩后的桩体形成折线形。,(5)歪桩上接桩，竖向荷载形成分量，降低了单桩承载力。,1)沿底板四周预留40个350mm350mm洞口，以备一旦出现不均匀沉降时采取加固补强的措施。2)在0.000标高以上施工中，采用信息法施工，每层都做沉降观测。3)减轻上部主体荷载。,(6)基坑回填土未按规范结构设计总说明

8、回填夯实。,专家分析认为，回填土是采用杂填土随意堆积，更没有分层夯实，降低了基础的侧向限制，不利于建筑物的稳定。,22.2.2例2.墨西哥市艺术宫地基沉降事故,1.工程事故概要2.事故原因分析3.事故处理方法,1.工程事故概要,西哥市艺术宫是一座具有纪念性的早期建筑，此艺术宫于1904年落成，至今已有100年历史。艺术宫动工修建时，附近的公路路面与艺术宫室外地面齐平。当艺术宫建成后，经几十年时间，地基下沉量高达4m，而临近的公路也下沉2m。公路路面至艺术宫门前，高差达2m。参观者需步下九步台阶，由公路进入艺术宫。这是地基沉降最大的典型实例。由于艺术宫严重下沉，不仅使散水倒坡，雨水积聚，室内外高

9、差悬殊；而且水、电外网连接断裂，造成使用不良和修理的工程量增加。,2.事故原因分析,(1)表层为人工填土及砂夹卵石层。(2)第二层为超高压缩性淤泥。(3)第三层为砂夹卵石，厚度约4m。(4)第四层为粘土，厚约10m。(5)第五层为砂卵石，坚硬状态，厚度达150m。,3.事故处理方法,艺术宫严重下沉是由于地基超高压缩性淤泥的压缩变形造成的。,22.2.3例3.上海奉贤县贝港桥坍塌事故,1.工程及事故概况2.事故原因分析3.调查结果,1.工程及事故概况,22Z2.TIF,1.工程及事故概况,图22-3桥墩下沉情况,2.事故原因分析,(1)钻孔灌注桩施工技术资料不齐全，不正确。(2)用钻芯取样法，查

10、明了桩身范围内的实物质量和实际桩长。,(1)钻孔灌注桩施工技术资料不齐全，不正确。,1)无成孔测试资料，无孔径曲线图，无垂直度，孔壁稳定曲线，混浆密度及回淤检测资料，无钢筋质量评定，无隐蔽验收资料。2)检查混凝土灌注记录发现桥墩每根桩的实灌混凝土量为14.75m3，资料虚假。,(2)用钻芯取样法，查明了桩身范围内的实物质量和实际桩长。,1)桩顶部分(1m范围)混凝土密实，强度较高，达到设计要求。2)桩身混凝土质量从外观看由上而下逐步衰减，其规律是从密实疏散淤泥(含少量骨料)原状土。3)1号孔(东桥墩)钻孔在-13.50m，2号孔(西桥墩)钻孔在-14.02m以下为已搅动过的淤泥、含有少量骨料，

11、已丧失承载能力。4)1号孔在-23.10m以下为原状土，2号孔在-19.23m以下为原状土。5)桩身混凝土没有达到设计持力层-26.00m。,3.调查结果,事故原因查明，造成这起桥梁下沉坍塌事故的主要原因是2个桥墩的钻孔灌注桩施工质量严重低劣，桩身质量差，长度不足，桩尖没有达到设计要求的持力层，由于承载力严重不足，造成桥梁突然下沉。,22.3岩土工程中因地基失稳造成的工程事故实例,22.3.1例4.美国纽约某水泥仓库地基滑动事故22.3.2例5.加拿大特朗斯康谷仓地基超载事故,22.3.1例4.美国纽约某水泥仓库地基滑动事故,1.工程事故概要2.事故原因分析3.事故处理方法,1.工程事故概要,

12、美国纽约某水泥仓库，位于汉森河旁。水泥仓库的上部结构为圆筒形，直径d=13m，地面以上高度为21.31m。基础为整块筏板基础，筏板厚度78cm，基础埋深d=2.80m。1940年，当水泥仓库装储水泥后，仓库发生大量沉降。不久，水泥仓库整体倾倒。仓库倾斜角呈45。地基土被挤出地面，高达5.18m。与此同时，离水泥仓库净距23m以外的办公楼，也发生了倾斜。,2.事故原因分析,(1)表层为黄色粘土，厚度约5.5m。(2)第2层为蓝色粘土，标准贯入试验锤击数N=811，承载力为84105kPa，层厚约为17.0m。(3)第3层为碎石混粘土，棕色，厚变较小，仅约1.8m。(4)第4层为岩石。,图22-4

13、美国纽约水泥仓库地基倾倒剖面图,2.事故原因分析,3.事故处理方法,在水泥仓库装载水泥后，已发现仓库严重下沉。,22.3.2例5.加拿大特朗斯康谷仓地基超载事故,1.工程事故概要2.事故原因分析3.事故处理方法,1.工程事故概要,加拿大特朗斯康谷仓为圆筒仓，每排13个圆筒仓，5排，一共65个圆筒仓组成整体。谷仓平面呈矩形，长度59.44m，宽度23.47m，高度31.00m，总容积为36368m3。谷仓的基础为钢筋混凝土筏极基础，筏板厚度为61cm，基础埋深3.66m。谷仓1911年动工，2年后，于1913年秋季完工。谷仓自身质量为20000t，相当于装满谷物后，满载总质量的42.5%。191

14、3年9月起，谷仓开始仔细地装载谷物，谷物均匀分布。10月，当谷仓已装载31822m3谷物时，发现谷仓严重下沉，1h内，竖向沉降量达30.5cm，结构向西倾斜。24h后，即10月18日，谷仓整体倾倒。倾斜度离垂线达2653。谷仓西端下沉7.32m，谷仓东端反而上抬1.52m(见图22-5)。,图22-5加拿大特朗斯康谷仓事故分析图,1.工程事故概要,2.事故原因分析,(1)谷仓地基事先未作勘察、试验与研究。(2)借用邻近工程的资料，盲目设计，采用的设计荷载超过地基土的抗剪强度，导致这一严重事故发生。(3)谷仓使用时，加荷速率太快，粘土地基中孔隙水压力上升，使有效应力降低，促使地基滑动致破坏。,3

15、.事故处理方法,特朗斯康谷仓地基滑动、严重倾倒后，经检查上部结构筒仓完好。,22.4岩土工程中因建筑物地基溶蚀与渗透破坏造成的事故实例,(1)如当地基岩是石灰岩，在地下水长期作用下，可能产生岩溶(喀斯特)，并伴生土洞，则影响建筑场地的稳定性。(2)在山区残积土或坡积土，因土的粒径大小相差悬殊，在地下水作用下，可能产生溶蚀。(3)在岩溶发育地区或矿产采空区，在地下水作用下，尤其地暴雨时，在向下的渗透力作用下，可能产生地表坍坑，直接危及建筑物的安全。(4)在地下水的流速大的区域，如土质级配不良，则细土颗粒可能被冲走而产生管涌。(5)在地下水位以下基槽开挖，遇土质为粉细砂或粉土，则将产生流砂。,22

16、.4岩土工程中因建筑物地基溶蚀与渗透破坏造成的事故实例,(6)建造水库，抬高水位时，如处理不当，使水力坡降超过临界值，则水库下游将产生渗透破坏。,22.4岩土工程中因建筑物地基溶蚀与渗透破坏造成的事故实例,22.4.1例6.美国亚拉巴马州净水工厂地基事故22.4.2例7.海口市一沿海建筑地下室上浮事故22.4.3例8.上海市某基坑塌方事故,22.4.1例6.美国亚拉巴马州净水工厂地基事故,1.工程事故概况2.事故原因分析3.经验教训,1.工程事故概况,美国东南部，亚拉巴马州净水工厂，建在一座小山旁，厂区地基为残积土，基岩为石灰岩。在净水工厂的沉淀池和过滤建筑物的建造中，开挖基槽达6m深。施工时

17、发现槽底局部粘土很软，曾使推土机陷入很深，最后需使用起重机把推土机吊起。建筑物施工期间，不慎打破了附近的自来水总管。水管直径为457mm。在阀门关闭前，将容量为226m3的大水箱的水放空，大量水渗入地下。净水工厂竣工后，过滤建筑物发现不均匀沉陷，沉淀池的墙体发生裂缝。工厂投产一个月后，一天早上，值班操作人员突然听到很响的咕嘟声，随着一连串的像远距离大炮开炮的隆隆声后，又以尖锐的劈啪响声达到高潮。过滤建筑物发生摇动，并从建筑物顶部一直裂到底部。建筑物的一半发生了倾斜。沉淀池的水已完全排干，在池底出现大洞穴，宽达1.53.0m。这座净水工厂遭到完全破坏。,2.事故原因分析,净水工厂沉淀池，直接位于

18、高度裂隙的石灰岩带上面，残积土的颗粒大小相差悬殊，岩石表面高低不规则。当自来水总管破坏后，226m3的大量水渗入地基，使土的细颗粒被冲走流失，发生侵蚀破坏，导致沉淀池底部出现大的缺口。大量水入渗地基，泡软了地基土，使土的压缩性增大，引起严重的不均匀沉降，导致建筑物墙体开裂与倾斜。,3.经验教训,(1)净水工厂是经常大量处理水的工厂，建筑场地必须选在稳定的场地上。(2)选址时如无其他场址可选，则地基必须加固处理，如可采用强夯，将残积土超压密。(3)施工期间对水管应严格保护，不允许把自来水总管打破，连小的自来水管都应注意不被打破，做到严格防水。(4)设计要保证沉淀池有足够的强度，池底板必须用整体的

19、钢筋混凝土结构，并与侧墙整体联结好。,22.4.2例7.海口市一沿海建筑地下室上浮事故,1996年9月，海口市经受12级飓风袭击，并伴有400mm以上的大暴雨。在滨海大道旁某商住小区内，一座停工中的占地面积达3000m2的2层地下室突然窜出地面56m，整体倾斜，犹如平地出现一艘水泥船，停泊在两幢高楼的中间。虽然经过降水、牵引、归位等工程措施处理，但仍因地下室两端高差达90cm而无法扶正，且顶板和外墙均已开裂，不能继续利用而报废。这一典型的抗浮失稳的事故再次告诫人们，粘性土中的巨大浮力不容忽视。,22.4.3例8.上海市某基坑塌方事故,1997年1月16日，上海发生9m深的倒虹引水渠道基坑塌方事

20、故。基坑开挖采用高压水冲法施工，已开挖至设计标高，正在绑扎底板钢筋时，基坑北侧边坡突然整体失稳。将位于边坡顶部的第1级井点管推移达13m，滑坡长度50m，约5000m3的土方迅速涌入坑中，淹没了整个基坑，涌高6m多，将9名工人埋入土中。原设计边坡坡度为11.5、12.0和130的复合坡，变化的坡度之间设1m宽的马道，边坡的坡度不能说是不缓，但仍未能避免事故，这值得引起人们的深思，提示我们遇此类情况应注意切断虹吸。,22.5岩土工程事故灾害的防治措施,(1)精心勘察。(2)精心设计。(3)精心施工。,(1)精心勘察。,1)场地稳定性的评价。2)为岩土工程设计提供场地地层和地下水分布的几何参数和岩

21、土体工程性状参数。3)对岩土工程施工过程中可能出现的各种岩土工程问题(如开挖、降水、沉桩等)作出预测，并提出相应的防治措施和合理施工方法的建议。4)对建筑地基作出岩土工程评价，对基础方案、岩土加固与改良方案或其他人工地基设计方案进行论证和提出建议，根据设计意图监督地基施工质量。5)预测由于场地及邻近地区自然环境的变化对建筑场地可能造成的影响，以及工程本身对场地环境可能产生的变化及其对工程的影响。6)为现有工程安全性的评定、拟建工程对现有工程的影响和事故工程的调查分析提供依据。7)指导岩土工程在运营和使用期间的长期观测，如建筑物的沉降和变形观测等工作。,(2)精心设计。,1)对一般工业与民用建筑在全面、正确了解场地工程地质条件的基础上，根据建筑物对地基的要求，进行地基基础设计。2)对深基坑开挖，要认真进行支挡设计和降水方案设计。,(3)精心施工。,正确的勘察，合理的设计需要通过精心施工来实现。施工中要按图施工，如遇异常情况，应由设计决定并办理施工洽商来更改。所用支护材料及结构要严格把关，不能因其临时工况而降低要求。,