土的强度破坏实例

在各类建筑工程设计中,为了保证建筑物的安全可靠,要求建筑地基必须同时满足两个条件:地基变形和地基强度。地基变形条件包括地基的沉降量、沉降差、倾斜与局部倾斜,不应超过《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2011)规定的地基变形允许值;地基强度条件即在建筑物的上部荷载作用下,地基应保持整体稳定,不发生整体剪切或滑动破坏。下面介绍几个由于土的强度破坏造成的工程事故实例。

加拿大特朗斯康谷仓(图5-2)倒塌的严重事故是地基强度破坏的典型工程实例,原因即仓库荷载超过地基强度的极限荷载,引起地基整体滑动破坏。加拿大特郎斯康谷仓由65个圆柱形筒仓组成,高31m,底面长59.4m。其下为钢筋混凝土片筏基础,厚2m。谷仓自重20万kN,当装谷27万kN后,发现谷仓明显失稳,24h内西端下沉8.8m,东端上抬1.5m,整体倾斜26°53′。事后进行勘查分析,发现基底之下为厚十余米的淤泥质软黏土层。地基的极限承载力为251kPa,而谷仓的基底压力已超过300kPa,从而造成地基的整体滑动破坏。基础底面以下一部分土体滑动,向侧面挤出,使东端地面隆起。

图5-2　加拿大特朗斯康谷仓

南美洲巴西的一幢11层大厦,这幢高层建筑长度为29m,宽度为12m。地基软弱,设计桩基础,桩长21m,共计99根桩。此大厦于1955年动工,至1958年1月竣工时,发现大厦背面产生明显沉降,如图5-3所示。1月30日,大厦沉降速率高达4mm/h。晚间8时沉降加剧,在20s内整幢大厦倒塌,平躺在地面。分析这一起重大事故的原因:大厦的建筑场地为沼泽土,软弱土层很厚;邻近其他建筑物采用的桩长为26m,穿透软弱土层,到达坚实土层,而此大厦的桩长仅21m,桩尖悬浮在软弱黏土和泥炭层中,导致地基产生整体滑动而破坏。

图5-3　巴西11层大厦倒塌前情景

2009年上海市闵行区莲花河畔景苑小区一幢在建13层的楼房整体倒塌(图5-4),造成一名工人死亡。莲花河畔楼房倾覆事故,评论说法很多,有的认为防汛墙损毁导致,有的推测房子有质量问题,施工方偷工减料,有的认为问题可能出在该建筑北侧超高填土和建筑南侧相对于基底标高而言的超深基坑开挖卸载两个方面。根据专家组初步调查结果,房屋倾倒的主要原因是紧贴7号楼北侧,在短期内堆土过高,最高处达10m左右;与此同时,紧邻大楼南侧的地下车库基坑正在开挖,开挖深度为4.6m,大楼两侧的压力差使土体产生水平位移,过大的水平力超过了桩基的抗剪能力,导致房屋倾倒。

图5-4　上海市莲花河畔景苑在建13层的楼房整体倒塌

由此可见,土的强度问题引起的工程事故后果极其严重,有时往往是灾难性的破坏,难以挽救。因此,应深入研究土体强度问题,了解土的抗震强度来源、影因素、测试方法和强度指标的取值方法;研究土的极限平衡理论和土的极限平衡条件;确定地基承载力。