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地基的抗拉强度与抗浮锚杆讨论

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楚八怪怪 发表于 2013-3-6 09:24:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
某大型综合广场项目,两栋塔楼高度分别为452m和356m,裙房6层,下设5层满堂地下室,基坑深度35m,建筑室外地坪标高45.5m,抗浮设计水位标高44m。深度18~20m左右以下地层为中风化泥质粉砂岩,自然湿度单轴极限抗压强度4mpa左右,经大量的岩石实验、研究(平板载荷、旁压、抗剪断、单抽抗压以及对该岩石形状研究),将地区常采用的经验地基承载力特征值1000KPa左右大幅提高到2500Kpa。上面只是对该项目基本情况介绍。
    下面问题是:根据裙房部分结构自重、抗浮水位,设计浮力剩余均布值大约为200KPa,采用抗浮锚杆来抗浮。均布的(实际上布置时,局部抗浮问题另有考虑布置)锚杆间距大约1.75*1.75m,长度约5m(地基为中风化泥质粉砂岩)。设计担心抗浮锚杆可能将泥质粉砂岩地基拔起,所以提出了泥质粉砂岩抗拉问题。这个问题,可能通常我们在涉及抗浮时,没怎么考虑过,因此很想听听的思考与高见。

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 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-3-6 09:26:20 | 显示全部楼层
补充一下。基坑面积约6.5万m2.

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ljmtidilgw  在2013-5-5 17:41  送朵鲜花  并说:送朵鲜花鼓励一下
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Fle_Flo 发表于 2013-3-6 10:49:59 | 显示全部楼层
提这一问题的同志不专业,或者非常专业。
1.岩土体材料在工程设计中考虑其抗拉强度的极其少见。一般取其为0。
2.在抗浮设计中,提供抗浮力的仍然是依靠结构-土之间的摩擦力、土内部摩擦力,以及自重。
采用抗浮锚杆,就是依靠锚杆与土之间的摩擦力、土内部摩擦力,以及锚杆作用段土的自重。
3.破坏为两种情况:锚杆单独被拔出,锚杆和周围土一起被连根拔出。这都会被认为是剪切破坏,而不是抗拉破坏。
4.本案中,锚杆长5m。若是总长,确实太短,也怪不得别人提出抗拉的问题。试想,5m范围内土重仅5*20=100kPa,若想要抵抗200kPa的浮力,必需有很大的内摩擦角,或者如这位同志所说的抗拉强度,使这部分土和其周围土牢牢地成为一体。
5.本案中,若取抗拉强度=0.1抗压强度=0.1*4000=400kPa,那么等于可以额外提供400kPa的抗浮力。其实是很可观的,可见此人“或者非常专业”。此时的前提条件是,其一锚杆够密,其二锚杆够稳固。

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hll2118  在2013-5-6 09:03  送朵鲜花  并说:我非常同意你的观点,送朵鲜花鼓励一下
njzhaoxm  在2013-3-10 12:52  送朵鲜花  并说:我非常同意你的观点,送朵鲜花鼓励一下
ljmtidilgw  在2013-3-6 18:06  送朵鲜花  并说:我非常同意你的观点,送朵鲜花鼓励一下
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 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-3-6 11:34:20 | 显示全部楼层
作为锚固于岩石内的抗浮锚杆,锚固孔直径170mm,5m长度提供的锚固粘结摩擦力是足够的。临近几根锚杆在水浮力下,将近水平层的岩快(低密度节理切割的大块状)拔起,是不是有可能呢?

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ljmtidilgw  在2013-3-6 18:07  送朵鲜花  并说:我非常同意你的观点,送朵鲜花鼓励一下
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hshengjian 发表于 2013-3-6 11:45:40 | 显示全部楼层
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Fle_Flo 发表于 2013-3-6 13:57:39 | 显示全部楼层
1. 须知,抗浮中,准根溯源,提供摩擦力的源头无论如何都是土+抗浮桩或抗浮锚杆的重力。
(1)锚杆单独被拔出,直接原因是锚杆与岩土体之间摩擦力不足。追根溯源,其一是锚杆自身的重力不够,其二是锚杆与土之间的摩擦力不足以使土的自重力得到利用。
(2)锚杆和周围土一起被连根拔出,直接原因是土与土之间的粘结力不足。换一种说法,也就是被拔出来的这部分土的重力不足,  同时,这部分土与其周围土之间的摩擦力或粘结力不足以使其周围土的自重力同时得到利用。
2. 因此,若不考虑岩土体自身的抗拉强度,那么,抗浮力=Min(锚固力,抗浮体重力)。
3.3楼已经计算出,仅靠基础下5m内的土只能提供100kPa的重力,面对200kPa的浮力,为什么拔不出来呢?

点评

3.3楼已经计算出,仅靠基础下5m内的土只能提供100kPa的重力,面对200kPa的浮力,为什么拔不出来呢? 这种说法是不严谨的,应该是 第一:破坏是基础携带锚杆(单独锚杆)上浮。原因是锚杆与土壁摩阻力不足(换句话  详情 回复 发表于 2017-6-15 08:46
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 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-3-6 16:05:45 | 显示全部楼层
这里说的正是楼上第2种情况。岩石被拔断(抗拉不足),或沿结构面(层面、节理面)断缝被拨出。
这里岩层面基本水平。

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龙兴关外 发表于 2013-3-6 18:14:34 | 显示全部楼层
楼主的担心非常正确。确有这种可能,实际上也发生过。
非常需要注意的是,锚杆长度须足够。宁长勿短。不然,真的会“连根拔起”。
规范在这方面是有缺陷的。所有的岩石都是历史的产物,都是有裂隙的。

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ljmtidilgw  在2013-5-5 17:42  送朵鲜花  并说:我非常同意你的观点,送朵鲜花鼓励一下
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ljmtidilgw 发表于 2013-3-6 18:21:08 | 显示全部楼层
这次又觉得大家都说对了。
锚杆、锚锁、土钉、抗浮桩等设计类似,关键的一个就是要计算杆件和周围岩石/土的胶结强度引起的胶结力,正如Fle_Flo 说的。这个是关键的演算环节,就是岩土的胶结强度Bond Strenth(τ)!胶结力/抗拔力= π*D*L*τ。土的胶结强度Bond Strenth(τ)和垂直应力密切相关,一般采用垂直应力法计算。
以上仅仅只是演算单桩、单个锚杆的破坏模式和强度要求。对于土来说,一般是可以了!

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ljmtidilgw 发表于 2013-3-6 18:37:19 | 显示全部楼层
对于岩石来说,还需要演算块体破坏模式block failure,一定要看结构面组合和岩体块度。很简单,您的岩土胶结强度和胶结力过关,经常出现以下情况:
(1)破坏模式一:杆件短而密,薄层状层面
(2)破坏模式二:杆件虽长,但有效胶结段不够
见图

1.png
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xxm564 发表于 2013-3-6 23:56:59 | 显示全部楼层
进来学习学习~~~

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龙兴关外 发表于 2013-3-7 06:51:00 | 显示全部楼层
不要迷信现在的锚杆抗拔试验。单根抗拔试验可以满足要求,有条件的话,应作群锚抗拔试验。
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ljmtidilgw 发表于 2013-3-9 06:07:11 | 显示全部楼层
有点跑远了,就是楼主问的“地基的抗拉强度”?

这个我们理解成绞结阻力、侧阻等是比较合理的!

说说岩石的抗拉,一般是抗压强度的若干分之一。有人建议用点荷载试验代表抗拉强度,不是没有道理,想像下点荷载试验的过程和破坏模式!

点荷载结果Ip一般是无侧限抗压强度UCS的1/20~1/24,而岩体的抗压强度(有侧限的!)远远比无侧限抗压强度UCS大!这个也是摩尔库仑理论和Hoek-Brown理论所包含的内容。
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cdddd 发表于 2013-3-9 18:35:25 | 显示全部楼层
第一:“5m范围内土重仅5*20=100kPa,若想要抵抗200kPa的浮力,必需有很大的内摩擦角,或者如这位同志所说的抗拉强度,使这部分土和其周围土牢牢地成为一体。”,好像不严谨,怎么会是100KPa,难道按照1m3计算;
第二:“现在的锚杆抗拔试验。单根抗拔试验可以满足要求,有条件的话,应作群锚抗拔试验。”其实现在认真做很少?存在这个疑惑可以理解!锚杆、锚锁、土钉、抗浮桩等设计类似,关键的一个就是要计算杆件和周围岩石/土的胶结强度引起的胶结力,就是反算τ值,这个只有根据经验了!
第三:(1)破坏模式一:杆件短而密,薄层状层面
(2)破坏模式二:杆件虽长,但有效胶结段不够
没有看懂,高手是不是解析一下过程,我觉得,锚杆在岩石内的破坏很复杂,一是与岩石结构/构造/强度/裂隙/的情况有关,二是锚杆与岩石壁的传力方式,和力的大小,三是,岩石整体状态!等,请高手解答一下!
块体破坏模式block failure,有没有分类,大约有基本几种类型?
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ljmtidilgw 发表于 2013-3-9 20:09:29 | 显示全部楼层

cdddd 在14楼的第一个问题:

“第一:“5m范围内土重仅5*20=100kPa,若想要抵抗200kPa的浮力,必需有很大的内摩擦角,或者如这位同志所说的抗拉强度,使这部分土和其周围土牢牢地成为一体。”,好像不严谨,怎么会是100KPa,难道按照1m3计算;”

答:假设是5米厚度的硬塑土,锚杆(D=0.15m, L=5m)设计的抗拔力大概能有多少?

垂直应力大概是5*20=100kPa没有错!但锚固段水泥和土的胶结强度,硬塑土一般不会超过50kPa。

0~2m: τ=10kPa
2~5m: τ=40kPa
(τ的选取就考虑了垂直应力,一般土和锚杆的胶结强度选取需要考虑垂直应力)

锚杆抗拉力估算=π*D*L*τ=3.14*0.15*(2*10+3*40)=66kN

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 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-3-14 11:24:58 | 显示全部楼层
锚杆地层是中风化泥质粉砂岩,不是土。
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Fle_Flo 发表于 2013-3-14 11:35:50 | 显示全部楼层
请楼主再琢磨一下。
冤有头、债有主。
什么力都不会凭空产生,终要落实到一个受力体。
6楼已经讲了,对抗浮力,需要一个下坠的力,这个下坠的力终究是由某个或某组受力体的重力来产生。

这么打个比方:假设地基是一大块钢锭。你的意思是只要抗浮锚杆与钢锭牢牢焊死,就能抗浮。但归根到底,这块钢锭还要足够重才行啊。

其实,3楼的计算已经是多算了,5m范围内土重不能按5*20=100kPa考虑,要用浮重度,只能提供5*10=50kPa的下坠力。
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leewenbo 发表于 2013-3-14 11:36:24 | 显示全部楼层
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ljmtidilgw 发表于 2013-3-14 19:30:00 | 显示全部楼层
楚八怪怪 发表于 2013-3-14 11:24
锚杆地层是中风化泥质粉砂岩,不是土。

锚杆地层是中风化泥质粉砂岩,不是土。τ=150kPa

锚杆抗拉力估算=π*D*L*τ=3.14*0.15*5*150=350kN
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龙兴关外 发表于 2013-5-5 06:43:17 | 显示全部楼层
中风化岩石也是裂隙比较发育的,不是完整的一块。
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y139743369 发表于 2013-5-5 06:54:11 | 显示全部楼层
确有这种可能,实际上也发生过
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sweet5585 发表于 2013-5-5 07:53:59 | 显示全部楼层
谢谢
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cdddd 发表于 2013-5-5 17:36:52 | 显示全部楼层
看来,这些帖子,我就是做一下小白,皇帝的新衣那个小男孩,首先大家讨论有点偏题,
地基抗拉强度与抗浮锚杆关系?没有详细回答?
地基抗拉强度是错误说法!
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yyxxgg00 发表于 2013-5-5 20:53:40 | 显示全部楼层
进来学习学习
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龙兴关外 发表于 2013-5-6 07:59:48 | 显示全部楼层
以往的设计,锚杆拉力较小,只有小部分人注意到整体问题性。现在,锚杆技术进步较大,拉力越来越大,必须注意整体稳定性验算。
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njzhaoxm 发表于 2013-5-6 10:45:51 | 显示全部楼层
做一下锚杆抗拔试验,有时计算值和实际值会相差很多。
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 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-5-7 07:29:51 | 显示全部楼层
不是锚杆的抗拔摩擦强度问题,而是锚固岩土“地基”稳定性问题。

点评

看看程良奎的《岩土锚固》这本书,里面说的很清楚。具体哪页详细解答了!?最好贴出来大家商讨? 如果岩石存在锚固岩土“地基”稳定性问题!那么微观地、极端地说,在砂层、碎石、卵石层中做抗浮锚杆就没有什么抗浮  详情 回复 发表于 2015-9-28 09:57
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xmgao9996 发表于 2013-5-7 07:42:10 | 显示全部楼层
看看程良奎的《岩土锚固》这本书,里面说的很清楚。

点评

具体哪些章节对此问题说清楚,可以详细说说章节,现在没有时间阅读大头书  详情 回复 发表于 2016-4-14 10:14
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sdf916 发表于 2013-5-7 07:59:40 | 显示全部楼层
学习到很多知识
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 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-5-8 22:13:01 | 显示全部楼层
看书去《岩土锚固》
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ljmtidilgw 发表于 2013-5-9 10:54:20 | 显示全部楼层
请大家考虑岩石抗压、岩石抗拉、岩石抗剪强度时,一定考虑下:

岩石的位置、深度、地应力 - 就是岩石的环境!更严格一点,把岩体考虑下,再加上环境!

研究地下隧洞,没有人只考虑岩心得到的岩石强度之类的,要把它放到几十米,上百米深度去考虑!有很大的地应力和侧限!而岩石的抗剪强度大小和所处或施加的应力有密切关系,成正比!
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 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-7-11 14:14:38 | 显示全部楼层
等待高手解惑!!!
鲜花(6) 鸡蛋(0)
cjd502 发表于 2013-7-28 12:20:23 | 显示全部楼层
很高兴参加这样的讨论
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dancing369 发表于 2014-5-21 16:54:20 | 显示全部楼层
先学习
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 楼主| 楚八怪怪 发表于 2015-9-24 07:23:15 | 显示全部楼层
哪位做学位论文,是不是可以以此选题?
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cdddd 发表于 2015-9-28 09:57:33 | 显示全部楼层
楚八怪怪 发表于 2013-5-7 07:29
不是锚杆的抗拔摩擦强度问题,而是锚固岩土“地基”稳定性问题。

看看程良奎的《岩土锚固》这本书,里面说的很清楚。具体哪页详细解答了!?最好贴出来大家商讨?
如果岩石存在锚固岩土“地基”稳定性问题!那么微观地、极端地说,在砂层、碎石、卵石层中做抗浮锚杆就没有什么抗浮力,因为颗粒是分散的,之间没有抗拉力,那么这类土层的抗浮力何处来的?
大家需要考虑其的边界条件!
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zzwythe 发表于 2015-9-30 07:12:57 | 显示全部楼层
学习~~
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东南西北人 发表于 2015-9-30 08:43:54 | 显示全部楼层
cdddd 发表于 2015-9-28 09:57
看看程良奎的《岩土锚固》这本书,里面说的很清楚。具体哪页详细解答了!?最好贴出来大家商讨?
如果岩 ...

说的是土的胶结强度,砂土、碎石、卵石在建筑基础之下,应该有胶结强度,尽管松散砂土胶结强度比较小,但和土所处的应力环境有关。越浅越小。
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 楼主| 楚八怪怪 发表于 2015-10-1 07:08:40 | 显示全部楼层
基”稳定性问题!那么微观地、极端地说,在砂层、碎石、卵石层中做抗浮锚杆就没有什么抗浮力,因为颗粒是分散的,之间没有抗拉力,那么这类土层的抗浮力何处来的?
大家需要考虑其的边界条件!   时应该注意这个问题
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victor_zeror2 发表于 2015-10-1 12:20:09 | 显示全部楼层
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victor_zeror2 发表于 2015-10-1 13:34:24 | 显示全部楼层
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fox3021 发表于 2015-12-13 12:11:54 | 显示全部楼层
晕死也不加点分  
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Kristin 发表于 2016-4-13 22:29:24 | 显示全部楼层
我顶啊。接着顶  
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sdf916 发表于 2016-4-14 08:36:10 | 显示全部楼层
锚杆长度,宁长勿短。
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cdddd 发表于 2016-4-14 10:14:43 | 显示全部楼层
xmgao9996 发表于 2013-5-7 07:42
看看程良奎的《岩土锚固》这本书,里面说的很清楚。

具体哪些章节对此问题说清楚,可以详细说说章节,现在没有时间阅读大头书
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cdddd 发表于 2016-4-14 10:20:10 | 显示全部楼层
力学作用
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cdddd 发表于 2016-4-14 10:33:07 | 显示全部楼层
怎么增大效果,好像看不懂,要么作者没有写清楚,还是理解力太差

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cdddd 发表于 2016-4-14 10:44:04 | 显示全部楼层
围岩变形
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cdddd 发表于 2016-4-14 10:48:00 | 显示全部楼层
剪切破坏
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cdddd 发表于 2016-4-14 10:49:45 | 显示全部楼层
永不停歇的开拓者——访著名岩石力学与岩土加固工程专家程良奎教授
http://www.doc88.com/p-913952199788.html
程良奎教授从1957年踏入冶金部建筑研究总院,就与岩土加固技术结下了不解之缘。
http://blog.sina.com.cn/s/blog_8c08a7840100ug94.html
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