地基承载（通用10篇）
地基承载 篇1
螺旋板载荷试验作为评价地基承载力的一种方法越来越受到重视,但在螺旋板载荷试验的资料整理、理论分析等方面尚需要探索,不像平板载荷试验那样成熟并为大家所熟悉。规范规定设计等级为甲级和乙级的建筑物,均应按变形设计。软土地基的表层有相对较高的地基承载力,下面有厚层的软土,往往是承载力满足要求,但变形超过规范规定的地基变形允许值,故通过降低基底压力满足变形要求。这时按变形来控制承载力显得尤为重要。
1 软土地基变形控制标准的确定
通过对区域性软土大量的螺旋板载荷试验P-S曲线分析,无明显折点,呈渐进破坏的“缓变形”,要取得极限值,须把载荷试验进行到很大沉降才行,由于操作时间的限制,试验不能进行到这种地步。故对中、高压缩土的承载力采用沉降量控制的原则,对于载荷试验取s/d=0.01～0.02[1]所对应的荷载值作为承载力特征值,但对该软土变形控制通常取值未知。结合数据分析,初步拟定变形控制值为0.012、0.014、0.02[2],规范规定对于体型简单的高层建筑物基础的平均沉降量不大于200mm。据此根据实际资料分析取s/d=0.014做为对该类土的通常变形控制取值。下面以实例说明变形控制值的应用。
1.1 沉降正常、建筑物安全的实例
某高层建筑16层,高49m,地层分布见表1,采用筏板基础设置在第3层褐黄色粉质粘土层上,天然孔隙比e=0.81,基础平面尺寸为63.8m×16.4m,埋深为4.1m。建筑物稳定时的变形为62mm,基底附加压力为187kPa。采用螺旋板载荷试验测试,取s/d=0.014作为变形控制值得承载力243.5kPa,经宽度修正后的承载力特征值为321kPa,大于基底总压力299kPa,实测沉降小于规范容许值,建筑物使用正常,说明有足够的安全。如果采用变形控制s/d=0.012,得承载力特征值为210kPa,经宽度修正后的承载力特征值为286kPa,小于基底总压力299 kPa,不满足地基承载力要求,但从建筑物实际使用角度分析,变形满足要求,而且未有建筑破坏不良现象出现。即对这种地基土采用变形控制s/d=0.014有足够的安全。
该试验板头直径d=160mm,其螺旋板载荷试验p-s曲线及承载力分析如图1:
1.2 沉降过大的实例
某高层建筑13层,地下1层,高49m,采用45.2m×18.0m箱形基础,埋深为4.0m,设置在第3层灰黑色粘土层上(地层分布见表2)。建筑物稳定时沉降观测值为234.0mm,基底附加压力为143kPa。采用螺旋板载荷试验测试,取变形控制s/d=0.014,测得承载力特征值得104.6kPa,经宽度修正后的承载力为192kPa,小于基底总压力220kPa,实测沉降大于规范容许值,过量的沉降会危及建筑物的安全和正常使用,已在剪力墙上有不同程度的裂缝出现。如果取变形控制s/d=0.02,测得承载力特征值得135.11kPa,经宽度修正后的承载力为222kPa,大于基底总压力220kPa,说明承载力满足要求,但与实际允许变形值不符,故对于这种地基土取变形控制s/d=0.014。
该试验板头直径d=160mm,其螺旋板载荷试验p-s曲线及承载力分析如图2:
上述两个工程实例表明了对于这种区域性软土采用s/d=0.014作为控制地基的承载能力,沉降量满足地基变形和承载力要求,保证建筑物处于正常使用状态,同时可减少基础工程造价。因此,选用此控制标准是合适的。
2 工程算例
营口地区某综合楼,采用扩展基础,基础埋深2.3m,长度为7m,宽度为4.0m,地下水埋深1.4m。场地地形平坦,起伏不大。工程地质条件如下:
第①层:耕植土
暗黄色,稍湿,松散,含植物根须及少量碎砖块、煤块等杂物。层底埋深0.8～1.6m,层厚0.8～1.6m。
第①-1层:杂填土
杂色,由建筑垃圾混生活垃圾组成,松散不均。层底埋深2.5m,层厚2.5m。
第②层:粉质粘土夹粘土
暗黄色,饱和,软～可塑,中等压缩性,无光泽,干强度中等,韧性中等。层底埋深1.8～4.0m,层厚0.8～2.20m。
第②-1层:粉质粘土
黄褐色,饱和,软塑,无光泽,高压缩性。层底埋深1.6～3.1m,层厚0.4～1.2m。
第②-2层:粘土
黑色,饱和,软塑,无光泽,高压缩性。层底埋深2.3～3.2m,层厚0.4～0.9m。
第②-3层:粘土
灰黑～灰黄色,饱和,可塑,有光泽,干硬度较硬,中～高压缩性。层底埋深2.5～3.4m,层厚0.2～1.3m。
第③层:粉质粘土夹粘土
灰色,饱和,软塑～流塑,高压缩性,夹灰色薄砂层,含大量腐植质,个别腐植物个体较大,块径10cm的木块。层底埋深4.1～6.0m,层厚1.4～3.2m。
第③-1层:粉质粘土
灰黄色—黄色,饱和,软塑,高压缩性,稍有光泽,干强度中等,韧性中等,该层与第③层呈渐过渡关系。层底埋深4.0～5.7m,层厚1.0～3.5m。
第④层:粉质粘土
黄色,局部有灰色,饱和,可塑,中等压缩性,稍有光泽,干强度中等,韧性中等,偶夹粉土或中细砂薄层。层底埋深大于14.6m,层厚大于7m。
2.1 用变形控制理论计算
对该地基土采用螺旋板载荷试验进行测试,该板头直径d=252mm,其p-s曲线测试数据如图3:
采用变形控制s/d=0.014,即s=3.534mm,对其曲线拟合取得承载力特征值为57.64kPa。如果应用到地基土实际工作状态中,还应对宽度进行修正。采用此法,对该承载力特征值只进行宽度修正,其值为61.96kPa。如果采用该层作为持力层,应进行地基处理。
2.2 用推荐的软土理论公式计算
(1)采用Skempton公式[3]
该层不排水抗剪强度Cu=17.4kPa,取安全系数K=2,则地基设计表达式采用公式
在软土地区, Skempton公式是建立在Φ的假定基础上,采用不排水抗剪强度指标Cu,用以估计地基在施工结束时短期的稳定性,公式的形式如下:
即p≤88.67kPa。
(2)按弹塑法计算
取基础宽度的1/4作为塑性区开展深度控制,即采用公式p1/4=cNc+γ0dNd+γbN1/4计算,取Nc=3.62,Nd=1.32,N1/4=0.079。
p1/4=cNc+γ0dNd+γ0dN1/4=89.38kPa
(3)按规范推荐的理论公式
若令Mc=Nc、Md=Nd、Mb=N1/4就成为公式fa=Mbγ0b+Mdγmd+Mcck,其结果一致,即fa=89.38kPa。
通过载荷试验法、刚塑法、弹塑法、规范法比较,载荷试验法计算地基土的承载力值偏小,其它公式法计算得承载力值偏大。这是由于公式法采用过多的假设,与实际情况不符,其计算结果取决于土的抗剪强度指标;而实际上,对于软土地基多数情况由变形控制。故采用原位测试试验能准确反映地基土的实际受力情况。
3 用有限元分析
对此算例应用有限元分析,并应用此地基土参数。首先对螺旋板载荷试验试验模型进行假设:
(1)土体的几何形状、约束情况及所受力的作用对称于螺旋板的中轴线,在均布荷载作用下可取地基土范围的1/4体建模。
(2)不考虑地基土应力历史,不计地基土自重,只计算地基土在外荷载作用下发生的最终沉降变形。
(3)假设螺旋板为圆形平板,在其上施加面载荷。
(4)螺旋板直径小,影响范围不大,只作一层土分析。
由以上分析,该算例地基土载荷试验模型如图4:
计算域取压板下4倍压板直径深,承压板中心外3倍压板直径(252mm)宽。网格的划分如图5所示,整个系统共划分6804个单元,图中长度单位为(mm)。
此示例的计算参数为E=4.12MPa,v=0.38。该地基土的应力应变关系如图6:
然后对其加载求解,本模拟边界条件地面自由,土体的横向即X、Y方向约束,阻止其侧向变形;竖向不约束,让土体自由沉降。加载时直接选取三维网格图顶面中心的一个网格加向下的面荷载,并定义加载的步长与分级数。1/4地基土体的压板中心点下的p-s沉降曲线如图7所示。
最大变形点为地基表面位于压板下的中心点,当加载小于60kPa时,有限元模拟图7与载荷试验图3相比,在相同荷载下其沉降量相同;随着加载增大,模拟图8与载荷试验相差较大,且模拟图给出土体进入塑性拐点。这是由于当土体处于弹性阶段,有限元模拟采用线性分析;当土体进入破坏阶段,其计算与选用的材料破坏准则有关。由此可见,载荷试验P-S曲线可采用有限元模拟制出,但应当结合土体实际受力情况分析,不能一味的套用。
4 结 论
(1)利用螺旋板载荷试验确定承载力,结合工程实例对于这种区域性软土采用s/d=0.014作为变形控制标准,地基变形和承载力均能满足规范要求,同时保证建筑物处于正常使用状态。
(2)通过载荷试验法和理论公式法计算地基土承载力值比较,理论公式法计算的承载力值偏大,施工后造成地基沉降量过大,主要由于公式法采用过多的假设,与实际情况不符;而原位试验,能较好的反映地基在不同荷载下的综合变形,故采用原位载荷试验反映地基土受力情况是较为合理的。
(3)采用合理地基土的本构模型,可以用有限元模拟土的载荷试验曲线,估算地基土的承载力,可减少不必要的试验费用。
地基承载 篇2
路基清淤与地基承载力的合理评价
文章提出按地基承载力要求确定路基清淤厚度,并建议地基承载力按地基极限承载力或地基极限荷载取值,给出了路基施工过程中地基土强度增长的计算公式,对于合理评价地基承载力,确定路基清淤厚度有一定意义.
作 者：张俊 张爱英 作者单位：乌兰察布市公路工程局,内蒙古,乌兰察布,01 刊 名：内蒙古科技与经济 英文刊名：INNER MONGOLIA SCIENCE TECHNOLOGY AND ECONOMY 年，卷(期)： “”(7) 分类号：U416.106 关键词：路基 清淤厚度 地基承载力 强度增长地基承载 篇3
(1.上海海事大学海洋科学与工程学院，上海 201306;2.上海港湾工程质量检测有限公司，上海 201315)
0 引言
近年来，固化技术从日本等地引进，并在一些沿海地区得到广泛应用.［1]将该技术应用到围填海工程中，既能提高疏浚泥地基的强度，使得在疏浚泥或软弱土层上覆有固化土层的人工双层地基满足一定的承载力要求，又能大量节省工程中软土地基处理时间，在短时间内为后续地基处理提供一个施工平台.［2-4]若能在软土地基处理中，充分发挥其上覆固化层的良好的物理力学特性和抗变形能力，就可以有效地控制和减小软土地基的沉降量，提高软土地基的稳定性.［5-7]王宁伟等［8]对固化软土双层地基承载性能进行试验研究;刘文白等［9-11]通过室内试验、数字照相变形量测(Digital Photogrammetry for Deformation Measurement，DPDM)技术、ABAQUS数值模拟等方法对固化双层地基承载性能进行较为系统的研究.
本文根据固化疏浚泥双层地基承载性室内模型试验，利用颗粒流程序PFC2D进行数值模拟，研究不同强度、厚度的固化层和厚宽比(固化层厚度与基础宽度的比值)对固化疏浚泥双层地基承载性和破坏形式的影响，并与室内试验结果进行对比分析.
1 室内模型试验
1.1 试验材料
试验所用土取自上海临港新城东海岸附近吹填的疏浚泥，经颗粒分析试验结果判定，该土为粉土［12]，具体物理力学性质指标见表1.
表1 疏浚泥的物理力学性质指标
试验所用的固化剂为PM固化剂.PM固化剂主要由一种胶结物和激发剂组成.其中激发剂的主要成分是木质素，它是由聚合的芳香醇构成的一种复杂酚类聚合物，对提高拌合物保水性、和易性，短时间内增加其强度和颗粒之间的内聚力有良好的效果.
1.2 试验方法
为研究固化疏浚泥双层地基中上层固化层厚度H，固化剂配合比λ和厚宽比对上层固化层承载性的影响，在室内进行固化疏浚泥双层地基模型试验.试验装置见图1.试验装置主要包括模型箱和加载装置.模型箱采用方形三角铁框架和玻璃墙体，其长48 cm，宽 28 cm，高30 cm;加载装置包括千斤顶和量力环.底面基础为方形基础，其尺寸为30 mm×30 mm.
图1 双层地基模型试验装置
室内模型试验共有18组.针对本次颗粒流数值模拟，选取H分别为30 mm，45 mm，60 mm的3组试验数据，λ分别为4%和5%的2组试验数据进行对比.试验中采用外掺法确定固化剂掺量.具体试验方案见表2.
表2 试验方案
1.3 试验结果
室内模型试验中上层固化层在不同强度和厚度条件下所得的极限承载力见表3.双层地基的破坏形式为整体剪切破坏，增加λ可以有效提高双层地基的极限承载力，且效果比增加H显著.方形基础下的厚宽比与极限承载力成线性关系.
表3 双层地基的极限承载力室内模型试验结果
2 模型试验的颗粒流数值模拟
本文应用颗粒流程序PFC2D建立4个二维模型，分别模拟30 mm×30 mm基础条件下H分别为30 mm，45 mm，60 mm的双层地基和60 mm×60 mm基础条件下H为60 mm的双层地基.
2.1 颗粒流模型的建立
在固化疏浚泥双层地基颗粒流数值模型建立过程中，首先定义墙体模拟模型箱，共4道墙.在实际试验中模型箱的长、宽、高分别为48 cm，28 cm，30 cm;在数值模拟模型中，模型箱几何坐标为(0，0)，(28，0)，(28，30)和(0，30)，宽 28 个单位、高 30个单位.接着在上述给定的墙体范围内生成颗粒(约4 500颗)，按颗粒间无重叠的方式将颗粒随机填充至区域内，循环步数为3 000步，最后在重力的作用下经过一定的循环达到平衡，生成地基土模型.其中，形成上层固化层的圆形颗粒采用黏结模型，具有一定的强度和刚度，下层疏浚泥则由一般圆形颗粒组成，颗粒间的相互作用采用线性接触刚度模型.
待地基土颗粒平衡后，删除上面的墙wall 3，然后利用“macro”命令生成基础.室内试验中30 mm×30 mm的方形基础在数值模拟中采用宽和高均为3个单位的聚粒模拟，60 mm×60 mm的方形基础采用宽6个单位、高3个单位的聚粒模拟.图2为模拟的模型箱及箱内土体和基础经自平衡后达到的模拟试验加载前的状态.具体的数值模拟方案见表4.
图2 方形基础作用下的双层地基模型
表4 数值模拟方案
在数值模拟中，颗粒流模型的参数见表5.需要指出的是，表5中所列的颗粒刚度、摩擦因数、颗粒间黏结强度和颗粒密度指标为颗粒流数值模拟的介质颗粒的自定义指标，而不是真实的试验土体颗粒的物理指标.［13-14]
表5 颗粒流模型基本参数
模拟中通过程序命令模拟加载过程，载荷p作用在基础上，载荷分级加载，每级载荷50 kPa.利用“hist”命令跟踪基础底层颗粒，获得其位移历史曲线，从而得到载荷与位移关系曲线，与室内模型试验结果进行对比分析.
2.2 数值模拟结果和分析
2.2.1 地基的破坏形式分析
图3是固化疏浚泥双层地基在不同载荷作用下的颗粒变化分布.比较图3(a)～3(d)发现:当p=50 kPa时，地基土颗粒的排列未发生显著变化，土表面近似水平;当 p增加到100 kPa时，基础略微下降，固化疏浚泥层未遭破坏，土表面呈弧线下凹状态，此时为固化疏浚泥双层地基承载的弹性阶段;当p增加到150 kPa后，基础慢慢下沉，固化层土颗粒孔隙减小，密实程度增加，但上层固化层与下层疏浚泥层的交界面未出现显著变化，此时为固化疏浚泥双层地基承载的弹塑性阶段;当 p继续增加到200 kPa时，上层固化层变形加剧，基础及其下层疏浚泥层急剧下沉，土体颗粒出现破坏面，上层固化层颗粒越过上下层交界面进入到下层疏浚泥层中，此时为固化疏浚泥双层地基承载的破坏阶段.
图3 H=30 mm时颗粒变化分布
图4 是当H=45 mm和λ=4%时的双层地基在不同载荷状态下的颗粒接触力分布.图中黑线表示颗粒间力的大小和方向，黑线越粗表示颗粒间接触力越大.在模拟加载过程中，地基土颗粒随p的增加不断发生位移和旋转，颗粒间接触力不断发生变化.比较图4(a)和4(b)发现，随着p的增加，基础下部地基与固化层土颗粒间的黑线变粗(接触力变大)，基础周围的应力越来越集中，且黑粗线的位置逐渐下移至疏浚泥层，疏浚泥层颗粒间的接触力增大.当p=100 kPa时，固化疏浚泥双层地基处于弹性阶段，由上层固化层承担全部载荷;当p=300 kPa时，固化疏浚泥双层地基处于破坏阶段，由上层固化层和下层疏浚泥层共同承担载荷.
图4 H=45 mm，λ=4%时颗粒接触力分布
通过分析各级载荷作用下颗粒的疏松部位、颗粒速度值的突变位置、颗粒间接触力的突变位置及受影响区域，可以得出:基础在竖直载荷作用下发生整体刺入地基的破坏，固化层土体在基础刺入作用下向疏浚泥层扩散，出现整体剪切破坏.［15]
2.2.2 双层地基承载力影响因素分析
影响固化疏浚泥双层地基承载力的因素较多.前期研究结果表明，固化疏浚泥双层地基的承载力主要取决于H，λ和厚宽比.因此，对室内模型试验进行颗粒流数值模拟，通过各级载荷下颗粒的分布、速度、位移和接触力，分析加载过程中颗粒的细观结构变化，研究H，λ和厚宽比对固化疏浚泥双层地基承载力的影响规律.
比较图3(d)和3(e)发现，在相同载荷 p=200 kPa作用下，λ=4%时H=30 mm的双层地基上的基础有一定沉降，固化层表面出现破坏面，上层固化层土体颗粒向下层疏浚泥层扩散，而λ=5%时H=30 mm的双层地基颗粒排列无明显变化，基础下方的颗粒相对比较密实.因此，λ=5%的双层地基比λ=4%的双层地基的承载力更大.
图5是不同固化层厚度的固化疏浚泥双层地基在λ=4%，p=200 kPa时的颗粒速度分布.图中箭头的长短表示速度值的大小，点表示速度值极小或为零.颗粒速度值较大的区域为受影响区域.由图5可知:H为30 mm的双层地基在p=200 kPa作用下，地基土体丧失承载能力，基础下陷，受影响区域范围较小而破坏面边界明显;H为45 mm的双层地基在相同载荷作用下，地基土体未达到破坏状态，地基表面出现细微裂缝，受影响区域越过双层地基交界面延伸至下层疏浚泥层，疏浚泥层对地基承载力提供贡献;H为60 mm的双层地基在相同载荷作用下，受影响区域主要在上层固化层，双层地基处于弹性阶段，载荷由上层固化层承担.
图5 λ=4%，p=200 kPa时颗粒速度分布
结合表6中数值模拟得到的双层地基极限承载力表明:(1)当λ=4%时，随着H的增加，固化疏浚泥双层地基承载力不断增大.当H从30 mm增加到45 mm时，固化疏浚泥双层地基极限承载力增加33%.(2)当H相同时，固化疏浚泥双层地基承载力随λ的增加明显增大.当λ从4%增加到5%时，H为30 mm的固化疏浚泥双层地基的极限承载力增加56%.观察图6中30 mm×30 mm基础条件下H为30 mm的双层地基(模拟方案4)和60 mm×60 mm基础条件下H为60 mm的双层地基(模拟方案7)在模拟加载过程中得到的载荷-位移曲线，发现上述两种条件下的双层地基的载荷-位移曲线基本吻合，表明固化疏浚泥双层地基的厚宽比相同时，其双层地基承载力近似.图7为30 mm×30 mm基础条件下的厚宽比与极限承载力的关系曲线.观察图6发现，极限承载力与厚宽比成线性关系.当厚宽比大于1.5时，λ分别为4%和5%的曲线斜率开始增加.随着宽厚比的增加，两种λ的双层地基的极限承载力差值不断增大.宽厚比从1.0增加到2.0时，λ为4%的双层地基极限承载力增加83%.
表6 双层地基极限承载力数值模拟结果
图6 载荷-位移曲线
图7 厚宽比与极限承载力关系
2.3 颗粒流数值模拟与室内模型试验结果的对比
在颗粒流数值模拟加载过程中，利用“hist”命令跟踪基础底层颗粒的位移(见图6)，得到5条载荷-位移曲线，并以H和λ为变化量进行分析比较.
采用《土工试验方法标准》［16]中的拐点法和双切法综合确定极限承载力.表6所示为按上述原则在图6中载荷-位移曲线上找到的特征点所对应的载荷，即极限承载力.
将表6的数据与室内模型试验的数据进行对比，发现两者吻合度较高:当λ=4%时H分别为30 mm，45 mm和60 mm固化疏浚泥双层地基的极限承载力分别与室内模型试验结果相差1.7%，6.2%和4.4%;当λ =5%时 H 为30 mm的固化疏浚泥双层地基的极限承载力与室内模型试验结果相差1.2%.两种方法得到的双层地基的极限承载力在数值上相接近，吻合度较高，因此可以通过颗粒流数值模拟对固化疏浚泥双层地基进行细观结构研究.
3 结论
(1)固化疏浚泥双层地基承载过程为弹性-弹塑性-破坏三个阶段，其破坏形式为整体剪切破坏.
(2)随着固化疏浚泥双层地基上层固化层H和λ的增加，固化疏浚泥双层地基承载力随之逐渐增加.当H从30 mm增加到45 mm时，λ为4%的固化疏浚泥双层地基极限承载力增加23%;当λ从4%增加到5%时，H为30 mm的固化疏浚泥双层地基极限承载力增加51%.
(3)增加固化疏浚泥双层地基的厚宽比可以提高地基承载力.当厚宽比从1.0增加到2.0时，λ为4%的固化疏浚泥双层地基极限承载力增加51%.
(4)颗粒流数值模拟结果表明:当竖直载荷较小时，双层地基颗粒的排列分布未发生显著变化;当载荷逐步增加至极限承载载荷时，基础不断下沉，固化疏浚泥双层地基表面从出现细微裂缝逐渐发展至出现明显的颗粒排列疏松区.随着载荷的增加，颗粒的速度值突变区域的范围逐渐减小，而区域边界逐渐明显，该边界可作为判定固化疏浚泥双层地基破坏面的依据.
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地基承载 篇4
1 混合性土层特征及其成因
据仙居某公司场地野外钻孔资料及试验结果,按现行规范可将场地在勘探深度范围内所揭示的地层分为8个层位:①素填土,②耕土,③粉质黏土,④细砂,⑤含粉质黏土砾砂,⑥粉质黏土,⑦全风化质粉砂岩,⑧中风化泥质粉砂岩层。其中第⑤层含粉质黏土砾砂的野外鉴别描述为:灰黄、局部青灰色,湿,稍密～中密,局部密实,颗粒成分为火山岩,形态呈次圆状、圆状,少量棱角状,中等风化,颗粒大小不一,粗细颗粒含量分布不均,肉眼粗颗粒粒径大于20 mm约占35%,个别偶见有漂石。
又另据仙居某住宅楼工地野外钻孔资料及试验结果,按现行规范可将场地在勘探深度范围内所揭示的地层分为2个层位:①杂填土,②含粉质黏土砾砂。其中第②层含粉质黏土砾砂的野外鉴别描述为:灰、灰黄色,稍密～中密,很湿～饱和,由砾石、砂及粉质黏土组成,偶见有卵石,卵砾石成分为火山岩,中风化,局部强风化,卵砾石形态多呈亚圆状、次棱角状,其中卵石含量约5%,圆砾含量约5%～15%,其间充填物为砂和粉质黏土。
从以上两个场地可看出:由于原状样品的取样位置避开了个别粗大颗粒,野外定名为圆砾层或砾砂,取样经室内颗粒分析结果为砾砂或粉砂、粉土等。由于混合性土常常有较粗大颗粒,如碎(卵)石颗粒,甚至漂石砾,不要说取原状样困难,取扰动样品代表性也很差,用一般室内试验方法真的得不到土层的正确物理力学性质。从以上土层可知:由于层中粗细颗粒、矿物成分不同,重度、相对密度、比表面积常常相差很大,因此对混合性土层的测试和各种指标的计算与评价均需要采用特殊的方法。
2 混合性土的勘察
根据仙居存在混合性土的实际情况,我们采取的勘察方法有:工程地质调查、勘探、原位测试、室内试验等。
工程地质调查:据区域地质资料,针对仙居混合性土层的分布,地质调查主要是调查混合土的成因、物质来源、组成成分、均匀性及其在平面上,剖面上的变化规律,粗大颗粒的风化情况。混合土与下伏岩土层的接触情况以及接触面的产状、其间有无软弱带或软弱面。下伏岩土中是否存在有崩塌、滑波、潜蚀及洞穴等不良地质作用。
勘探:对于各场地由于混合性土层在纵横向的变化较大,所以其勘探数的点位应比一般土层场地要密一些,深度一般要求应达到判断场地稳定性,当混合性土层较薄时就采取穿过混合性土层,到达其下伏层的一定深度,一般也要比其他场地深一些,并采用多种勘探手段如井探、钻探、动力触探等。
原位测试:对于含卵、砾石的粉质黏土性混合性土层时,一般使用动力触探,其中在使用资料时应考虑层中所含粗大颗粒对测试结果的影响。动力触探是混合性土层测试最常用的手段之一,一般采用N65.5,N120。载荷试验的直径大于最大颗粒直径的5倍,且载荷板的面积不小于2 500 cm2,载荷试验完成后对底板下2.5倍板宽度深度范围内土层的均匀性、代表性进行了解,并测定其物理力学性质。
室内试验:混合性土的室内试验项目和常规土的试验项目没有什么不一样,但混合性土层在纵横向的变化较大,很难或根本不可能取得有代表性的土试样,原状样更是难上加难了。所以室内试验常常不能取得混合性土层的物理力学性质资料。
3 混合性土的评价
承载力评价,对混合性土层地基承载力评价就根据土的颗粒级配、土的结构、构造与建筑物安全等级及勘察阶段选择适宜的方法。我们一般采用方法有载荷试验法、查表法、计算法及仙居地区经验法,并进行综合确定。
载荷试验法:对于一、二级建筑物的详细勘察阶段宜采用载荷试验确定。载荷试验法还要与其他如动力触探等建立对应关系,以求得地基土的承载力。
查表法:要注意的是利用井探一定要能取到大体积土试样,然后分析其物理性质试验指标按GB 50021-94岩土工程勘察规范第5.4.3条中表5.4.3确定。
计算法:用得较少,对能取得混合土参数的可采用一般计算地基承载力(黏性土类或含较细小砾质黏性土)。
经验法:对于出现的混合性土层,我们建立了一套可对比勘探手段,利用载荷试验结合静力、动力触探,建立可对比关系。尤其是动力触探以确定地基承载力。
地基变形评价,混合性土中包含有粗大颗粒可视为不可压缩性成分,在计算地基变形时可将其所在位置作为不可压缩段考虑。由于混合性土一般不容易取得原状土样,即使取得这种土样,代表性也不大,而且在室内试样备制时,其结构也会遭到进一步破坏,故不适宜作室内压缩试验,即使做了室内压缩试验其结果也只能作参考。混合性土的变形性质指标应采用载荷试验或其他原位测试方法求得。变形计算可按混合性土的变形模量计算沉降量。地基的稳定性评价,对于混合性土层地基,应充分考虑其与下伏岩土层接触面的性质及其接触面的产状,还有其土层中是否存在有软弱层及其软弱层的产状,核算地基的整体稳定性对于含有较大粗颗粒如巨大漂砾石的混合土,尤其是粒间填充不密实或为软弱土时要考虑这些漂砾石的滚动或滑动影响地基的稳定性。不良地质作用的评价,对于混合性土中的边坡稳定性滑坡、崩塌、塌陷、泥石流及其他不良地质作用,均对其对应地质体进行具体分析、调查、判断。地下水的评价,在混合土中,常易形成上层滞水,地下水易使混合土中的粘粒状态产生变化、易使土产生潜蚀。因此,应对地下水的补给来源、类型、排泄情况、出露的泉水等结合场地稳定、场地整平、场地利用及基础深度进行评价,以防治地下水的危害。
4结语
通过对仙居地区各个场地工程勘察,对存在的混合性土类的特征、成因的查证,提出了混合土的工程勘察及其地基承载力的确定方法。同时在勘察、设计、施工时还应注意以下几个问题:
1)在山区混合土的分布较广泛,对混合性土的定义、分类以及物理力学性质较难把握,在实际工作中应采取不同的勘察手段和评价方法,详尽地研究地基土的情况和上部结构,尽可能作出正确的地基土方案或处理方法。2)对具有不稳定的混合性土地基宜采取避开措施,尤其是对反复发生不良地质作用形成的混合性土或下伏土层中存在不良地质作用时应采取避开措施。3)对于含有漂石且其间隙充填不密实(或为软弱土填充)的混合土地基,可根据漂石的大小采用重夯、强夯、灌浆等加固处理。
参考文献
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[2]GB 50021-94,岩土工程勘察规范[S].
[3]GB 50021-2001,岩土工程勘察规范[S].
地基承载 篇5
摘要：针对我国核岛厂房建设尚没有采用桩基础的现状，以某拟建核电厂嵌岩桩加固后的软土地基为研究对象，采用滑面应力法确定地基天然承载力，采用等效线性法描述近场地基非线性特征，粘性人工边界模拟辐射阻尼效应及考虑桩土效应影响的节点耦合，建立了桩-土-结构动力相互作用模型，并通过有限元分析计算得到静力、地震作用下桩体内力分布，给出满足抗震承载力要求的配筋方案。研究结果可为类似条件下的核岛厂房软土地基处理方案的抗震设计提供借鉴与参考。
关键词：软土地基；嵌岩桩；抗震承载力；桩-土-结构动力相互作用模型；核岛厂房
中图分类号：TV431 文献标识码：A 文章编号：1000-0666（2016）01-0015-07
0 引言
核电作为一种安全、清洁且经济高效的新型能源，为我国解决能源缺口和环境问题提供了一条重要途径（郭勇，郑砚国，2008；叶奇蓁，2012）。随着我国核电的快速发展，沿海地区符合核电厂标准设计的厂址资源日益减少，导致新建核电厂的选址往往无法规避软土地基，而软土地基的天然承载力又不能满足核电厂房的建设要求，需要对地基进行加固处理。我国已建核电厂多位于硬质岩质地基，尚没有核岛厂房采用桩基础的先例。同时，土体在强震作用下复杂的非线性特征使动力分析变得更加困难，因此建立合理高效的桩-土-结构动力相互作用计算模型，并在此基础上开展对软土地基及其地基处理后抗震承载力的研究是十分必要且有意义的。
目前，嵌岩桩因承载力大、沉降小、抗震性能好、施工工艺成熟等优点被广泛用于地基加固工程中，其承载力的确定一方面可采用理论公式法、经验公式法及现场试验法等，但这些方法在可靠性、经济性等方面存在诸多限制（黄锋等，1998）；另一方面可借助数值分析，在准确给出土体内部应力场和位移场分布情况的基础上，通过增量有限元或滑面应力分析等方法确定其极限承载力。其中，建立合理的桩-土-结构动力相互作用计算模型是保证数值模拟可靠性的前提。卢华喜等（2007）在桩土动力分析二维接触模型的研究中，考虑了桩-土-结构相互作用及土体的非线性，但底部设计使用刚性边界，未能消除无限阻尼辐射效应的影响；王满生等（2005）为解决桩土动力相互作用中部分能量耗散问题，将阻尼成分加入现有Goodman接触单元，并采用粘弹性人工边界模拟土体边界，但忽略了土体的非线性影响。上述研究都未能很好的解决土体的非线性特性、无限地基辐射阻尼效应等问题。
为解决上述问题，本文以国内某沿海核电的软土地基为研究对象，在通过有限元法验证天然地基无法满足抗震承载力要求的情况下，建立可全面考虑桩-土-结构相互作用、地基土的非线性及无限地基辐射阻尼效应影响的核岛厂房地震响应计算模型，并基于此模型，对处理后核岛地基的抗震承载力进行评价。
1 天然地基承载力确定方法
采用滑面应力分析法确定天然地基承载力。该方法首先通过有限元方法得到计算域内土体真实的应力场分布，采用插值方法得到给定滑动面上的应力值，按照安全系数的定义公式计算沿滑动面的安全系数，并采用优化算法进行最小安全系数及相应滑动面的搜索，通过确定安全系数是否趋近于1.0来判断土体结构是否达到极限状态，同时求解极限承载力（赵杰，2006）。
对于平面应变问题，假设土体所构成的平面区域为S，并且已知S内土体的应力分布，如图1所示。土体的抗剪强度采用摩尔一库仑公式计算，即式中，σn为曲线上一点土体的法向应力，φ是土体的有效内摩擦角，c是有效粘聚力。令l为S内的任意一条曲线，用y=y（z）表示，土体沿曲线Z的滑动稳定安全系数定义为式中，r为沿曲线任意一点的剪应力，τf为沿曲线任意一点的抗剪强度。
2 桩-土-结构动力相互作用计算模型
2.1 桩-土动力相互作用的模拟
为有效模拟桩体的几何位置与界面特性，反映桩-土间的动力相互作用，土体单元与桩单元的接触采用共节点但材料性质不同的连续介质模型来模拟，结构动力响应采用拟三维分析。较之于真三维分析，具有更高的计算精度和效率，并且在国际上也有着成熟应用经验，如日本的大岛快仁和宇高竹和（2008）已将拟三维动力分析应用于核电站等建筑物的抗震以及稳定性评价中。
2.2 土体非线性特性的模拟
土体具有复杂的非线性特征，且地震动越大、非线性特性越明显。鉴于传统的非线性时程分析方法计算复杂、费时长及分析参数多等限制，采用等价线性法不但可以近似考虑土体在地震作用下的复杂非线性变化，同时也极大地提高了计算效率。等价线性法的实现途径为：在计算开始时输入各地层的剪切模量G和阻尼比D，及初始值G0和0，使用G0和D0进行线弹性分析，计算各地层的剪切应变γ时程变化，并得到等效剪应变γel，如图2所示。取γel对应的G0和D0重新进行线弹性时程分析，再次获得各地层的剪切应变时程曲线。利用迭代手段使用第n回的Gn-1、Dn-1计算获得的γen对应的Gn、Dn之间的误差在容许误差范围之内，通常经过5次迭代即可使精度满足要求（李建波等，2014）。等效线性法计算流程如图3所示。
2.3 无限地基的模拟
在地基计算区域的外边界处施加粘性人工边界来反映远场地基的辐射阻尼影响，是地基无限域动力模型采用的通用方式之一。粘性边界是由Lysmer和Kuhlemeyer（1969）提出的一种人工边界，主要思想是通过一系列布置在边界上的阻尼器来吸收外边界反射波波动能量，达到模拟波动在人工边界上透射的效果，如图4所示。同时施加等效荷载力P以满足边界应力条件，人工边界的法向和剪切应力的计算公式为
3 工程概况
某沿海核电采用APl000机组，厂址地层上部为第四系全新统海陆交互相沉积层，土体主要为粉质粘土，局部有粉砂和粉土，揭露厚度在32.9～60.5m，共分为7层；覆盖层下部为第四系更新统玄武岩和火山堆积岩，平均揭露厚度达60m，且分布较连续。岩土体力学参数取值如表1所示，由试验得到的各类土体动剪切模量比和阻尼比随剪应变的变化规律如图5所示。
核岛厂房包括屏蔽厂房、安全壳内部结构及各类辅助厂房等，总设计荷载1243100kN，筏基底板面积为2952.38m2，厚度为1.8m，基底高程为-5.29m。厂房结构采用集中质量单元与梁单元相结合的形式模拟，并分别沿筏板长度（78m）方向和宽度（53m）方向进行简化，形成X-Z、Y-Z两个平面模型，如图6所示。地基模型边界自筏基底板左右两侧各向外延伸117m，深度方向取51m；嵌岩桩采用C30混凝土，桩长39.6m，桩径1.5m，水平间距3.95m，有限元模型如图7所示。
根据厂址地震安评报告，核岛厂房结构所受地面运动的水平X向、水平Y向和竖直Z向峰值加速度分别为0.30g、0.29g及0.30g，地震动持时为25s，时间步长0.01s，X、Y及Z向加速度时程如图8所示。
4 抗震承载力分析
4.1 天然地基抗震承载力
仅在上部结构自重作用下，以增量有限元法得到的土体极限承载力为615kPa，此时滑面应力分析所求得安全系数为1.01，图9给出了X-Z、Y-Z两个平面的最危险滑动面位置。从图10的地基安全系数时程曲线中可以看出，在设计荷载作用下天然地基的动力安全系数在多个时刻均小于1，其动力安全系数最小值为0.63，最小平均安全系数为0.98，平均安全系数为1.58，故天然地基的抗震承载力未能满足设计要求，需要对其进行加固处理。
4.2 桩基抗震承载力
图11给出了X-Z、Y-Z平面静力、地震作用下的嵌岩桩桩身内力图，并将桩身内力最大值汇总于表2，从表中可以看出：
（1）结合《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中的相关规定可以得到，单桩极限承载力约为15162.1kN，远大于静力作用下5451kN和地震作用下3430kN的桩身轴力，故桩身竖向承载力有着较高的安全裕度。
（2）桩身所受剪力在土层的刚度变化处，即软土一基岩分界处达到最大值；所受弯矩在桩顶处达到最大值。
（3）相比于地震作用下桩身所受到的弯矩和剪力，静力作用下的弯矩和剪力值可以忽略不计，故地震荷载应作为控制荷载指导截面配筋设计。
4.3 桩基配筋方案
以地震荷载作为设计控制荷载，结合《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）的规定，按圆形截面受弯构件的正截面承载力进行配筋设计，综合给出的嵌岩桩配筋方案为：φ32@150mm，配筋率为1.43%，配筋图如图12所示；经校核，配筋方案满足偏心受压、弯功能。
5 结语
针对我国核电尚无桩基础案例的现状，本文以国内某核电软土地基和桩基础为研究对象，通过有限元计算分析得到如下结论：
（1）通过增量有限元计算及滑面应力分析结果，厂址天然地基的静承载力满足核岛设计荷载要求，但抗震承载力不足；
（2）在进行桩基抗震承载力分析时，采用等效线性法描述土体材料非线性特征，粘性人工边界模拟辐射阻尼效应，节点耦合考虑桩土效应影响，结果证明是可行且合理的；
平板载荷试验确定地基承载力 篇6
平板载荷试验 (PLT) 是在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载, 测求地基土的压力与变形特性的原位测试方法。它反映承压板下1.5倍～2.0倍承压板直径或宽度范围内地基土强度、变形的综合性状。浅层平板载荷试验适用于确定浅部地基土 (埋深小于3.0 m) 承压板下压力主要影响范围内的承载力和变形模量。
2 工程实例
2.1 实例一
广肇高速公路采用平板载荷试验 (平板采用混凝土平板1块, 板厚20 cm, 宽60 cm, 长60 cm) , 在软基处理后的基础上测定在不同荷载等级作用下的沉降量, 根据荷载和沉降量的关系计算地基上的变形模量和评定地基承载力。
2.1.1 广肇高速公路第一期13标段K59+935圆管涵
根据测点1和测点2的测定结果绘制的P—S关系曲线见图1。
该圆管涵地基容许承载力0.15 MPa, 从荷载压强和沉降量关系曲线可知, 一般对砂土宜采用S/b=0.01～0.015对应的压力为地基土的容许承载力, 相应S的范围是6 mm～9 mm, 而实测结果测点1荷载压强为0.15 MPa时S=4.6 mm, 测点2荷载压强为0.15 MPa时S=3.8 mm, 即使稳定4 h 40 min后S=8.2 mm,
能够满足设计地基容许承载力要求。对于典型的荷载试验P—S曲线, 在曲线上能够明显地区分3个阶段。在确定地基容许承载力时, 一方面要求地基容许承载力不超过比例界限, 这时地基土是处于压密阶段, 地基变形较小。但有时为了提高地基容许承载力, 在满足建筑物沉降要求的前提下, 也可超过比例界限, 允许土中产生一定范围的塑性区。另一方面又要求地基容许承载力对极限荷载Pu有一定的安全度, 即地基容许承载力等于极限荷载除以安全系数。
2.1.2 广肇高速公路第一期12标段K57+354圆管涵
根据测点1, 2和3的测定结果绘制的P—S曲线见图2。
该圆管涵基础地基容许承载力0.15 MPa, 从图2可知, 测试点均不超过比例界限的容许地基承载力, 满足设计要求。
该工程中P—S均不是典型的三段式, 从图2中很难直接查到比例界限, 这时该工程根据实践经验, 取相应于沉降S等于荷载板宽度B的2%时的荷载作为地基的容许承载力。
规范中一般对砂土宜采用S/b=0.01～0.015对应的压力为地基土的容许承载力, 该工程P—S曲线图中相应S的范围应是6 mm～9 mm, 而实测结果测点1荷载压强为0.15 MPa时S=4.6 mm, 测点2荷载压强为0.15 MPa时S=3.8 mm, 即稳定4 h 40 min后S=8.2 mm, 能够满足设计地基容许承载力要求。
2.2 实例二
某工程位于市开发区, 楼高11层, 设地下室1层, 由于以前为Abstract:
It pointed out that static pressure prestressed concrete pipe pile as a fast and practical foundation treatment method, which had comprehensive application in various foundation treatment. The static pressure prestressed pipe pile compacting effect on soil was analyzed, how to adopt preventive measures to reduce soil compacting effect, therefore reduced influences on around buildings.
Key words:
foundation engineering, prestressed pipe pile, soil compacting effect
农田, 勘察资料及工程实例较少, 只能根据其土的物理力学指标, 结合地区经验, 给出其承载力。该工程底埋深约为自然地面下1.5 m, 持力层第②层为黏土, 在以前, 第②层土为本地区标志土层, 所确定的承载力是按老地基规范GBJ 7-89建筑地基基础设计规范并结合地区经验定为140 kPa～160 kPa, 新的地基规范施行后, 所给承载力失去了依据。据GB 50007-2002建筑地基基础设计规范第5.2.3条:地基承载力特征值可由载荷试验或其他原位测试、公式计算并结合工程实践经验等方法综合确定的原则, 因此该工程在第②层土上共布置了3个浅层平板试验, 试验概要如下:承载板直径为0.8 m, 面积为0.5 m2, 试验基坑采用人工开挖, 宽度不小于承载板宽度或直径的3倍, 即2.4 m, 开挖时应尽量减小对地基土的扰动, 挖成后立即在试压表面用粗砂找平, 厚度不超过20 mm。工程二与工程一相比而言, 做了卸载记录, 卸载级数为加载级数的一半, 等量进行, 每卸一级, 间隔0.5 h, 读记回弹量, 待卸完全部荷载后间隔3 h读记总回弹量。
测定P—S曲线如图3所示。
由图3试验结果曲线可以看出, 其承载力要远大于160 kPa, 其极差小于平均值的30%, 但由于该地区类似工程实践经验较少, 最后综合确定本场地这一层土承载力为180 kPa, 高层住宅楼筏基以天然地基第②层作持力层, 承载力经深宽修正后为227 kPa, pk=204 kPa<fa=227 kPa, 满足设计要求。
3 工程实例的分析与总结
3.1 对于工程实例一
1) 平板载荷试验采用计算弹性模量的理论公式是方形刚性压板 (B为边长) :
2) 一般完整的载荷试验室要做卸荷试验, 虽然规范中对于平板载荷试验没有明文规定如何卸荷, 对于公路路基做平板载荷试验主要是确定地基承载力, 但试验记录卸荷曲线求的回弹模量是否能够应用, 还是对公路路基另作载荷试验以求得路基的回弹模量。相对而言, 公路路基求出回弹模量更为合理些。
3) 该工程得出来的地基承载力未明确做出深度修正。
3.2 对于工程实例二
相对于工程一而言, 该试验室针对建筑地基, 做出了完整的荷载试验, 但是没有明确写出如何利用所绘制的P—S曲线的卸荷阶段求的回弹模量, 以及如何应用该回弹模量值。
3.3 典型的压力—沉降曲线图
由图4a) 可知, P—S曲线有两个直线段, 第一段为S0—P′y, 第二段为P′y—Py (Py为比例界限点) , 第一段为再压缩, 第二段则为首次压缩, 第二段直线斜率明显大于第一段。实际上, 由于地基土的回弹模量远大于其压缩模量或变形模量, 故其回弹再压缩的变形很小, 对于一般的浅基坑接近于零, 如图4b) 所示。因此对于上两个工程的载荷试验整理资料的方法没有准确反映出地基土的变形特征。
3.4 地基承载力
依据GB 50007-2002建筑地基与基础设计规范, 地基承载力特征值表达式为:fa=fak+ηdγm (d-0.5) +ηbγ (b-3) 。其中, fa为修正后的地基承载力特征值, kPa;fak为地基承载力特征值, kPa;ηb, ηd分别为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数;γ为基础底面以下土的重度, 地下水位以下取浮重度;γm为基础底面以上土的加权平均重度, 地下水位以下取浮重度;b为基础宽度, m, 当宽度小于3 m, 按3 m取值, 大于6 m, 按6 m取值;d为基础埋置深度, m, 一般自室外地面标高算起。
将上式变为:fa=fak+γmd′+[ηdγm (d-0.5) -γmd′]+ηbγ (b-3) 。目前, 载荷试验取值主要有以下两种做法:1) 按照GB 50007-2002建筑地基与基础设计规范方法采用修正后的地基承载力特征值fa;2) 不作深度修正, 只作宽度修正。方法一是目前常用的方法, 实际工程中发现用该法确定的地基承载力较其他方法高出很多。由上式可知, 实际上载荷试验所得的地基承载力特征资料整理时原始P—S曲线无需修正, 可直接在原始曲线上找出比例界限点或相对沉降点, 将载荷试验得到的承载力减去挖除土自重或沉降点为零时的荷载之后即为承载力特征值, 修正时按上式进行。
4 结语
对于上两个工程平板载荷试验布置的载荷试验点数均为3个。规范要求是不少于3个, 试验点数少, 增加了试验的随机性和偶然性。对于平板载荷试验确定E0的方法要注意的是:如果地表以下不远处还含有软弱下卧层, 把表层荷载试验所得的E0用于全压缩层的总沉降计算, 其结果必然较地基的实际沉降低, 这是偏危险的。因此, 在进行地基沉降计算前务必把地层情况搞清楚。
摘要：通过对广肇高速公路和某开发区的高楼两工程实例的平板载荷试验进行分析, 得出不同地基土采用的平板载荷试验是有差别的, 一般对于公路地基土要采取卸载的平板载荷试验, 同时用平板载荷试验进行地基承载力的确定有其局限性。
关键词：平板载荷试验,沉降,地基承载力,弹性模量
参考文献
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[3]张争强.平板载荷试验确定承载力方法的研究[J].水利与建筑工程学报, 2005, 3 (2) :33-34.
建筑地基承载力确定方法探讨 篇7
地基承载力主要是指建筑物地基承担上部荷载的能力。
在上部建筑自身荷载作用下, 建筑下部的地基要产生变形, 随着上部荷载的不断增大, 下部地基的变形逐步变大, 开始阶段地基受力较小, 地基土中应力状态属于弹性阶段, 不至于达到破坏, 这时的上部建筑是安全的。当上部建筑荷载增大到某一值时, 地基中的局部区域开始达到地基土的抗剪强度, 此时上部荷载继续增大, 该区域就处于极限状态, 土体发生剪切破坏, 土中应力发生重新分布, 地基土承载力达到极值。地基土局部的极限平衡状态都能恢复到弹性状态, 地基还能趋于稳定阶段。当上部建筑荷载继续加大时, 地基土出现了大范围的塑性变形, 地基承载力达到极限状态, 失去稳定性。
建筑地基承载力一般包括地基承载力特征值和地基承载力极限值。正常使用极限状态计算时的地基承载力即为地基承载力特征值, 它是指建筑在发挥正常使用功能时, 地基所允许采用抗力的设计值, 它是以概率理论为基础在保证地基稳定的条件下, 要求建筑物沉降计算值不超过允许值时的地基承载力;当上部建筑荷载继续增大, 其下部地基土大部分发生剪切破坏而整体丧失稳定性时所对应的地基土承载力即为地基承载力极限值。
2 常用的地基承载力确定方法
地基土本身属于变形较大的材料, 当荷载逐渐增加, 地基的变形和应力增长也是一个逐渐变换的过程, 很难在数值上给出界定值。各种地基承载力的确定方法都是在一定假设的基础上发展起来的, 都有其一定的理论基础, 但由于地基土这种特殊材料, 各种方法又都有其使用的局限性, 同一地基土通过不同的确定方法, 会得到不同的结果值。地基承载力的确定, 与地基土的性质、地下水位高低、基础埋置深度、上部结构形式等都有关系, 无法确定一个通用的界定标准和一个适用于所有地基土的计算公式。目前常用的地基承载力方法有:
1) 经验法。2) 规范法。3) 原位试验法。4) 理论法。
3 地基承载力方法的使用情况
3.1 经验法
经验法是一种基于当地已有成功的使用经验的方法, 通过对已有同类工程的对比分析, 确定地基的承载力。该方法最大的缺点在于有很大的局限性, 一方面是地域的局限性, 不同地域, 其地基土性质一般都有差别, 其承载力也相差很大, 即使是同一类地基土在不同的地区, 其承载力也有可能有很大的差别, 这就局限了其使用范围, 必须在同一地区内使用经验法;另一方面同类工程的类比, 建筑位于同一地区其上部结构荷载不同, 下部地基处理不同, 地下水位不同, 即使地基土性质相同, 其地基承载力也有可能差别很大。故该方法仅限于同一地区、同类工程的类比、使用, 但该方法优势在于使用简单方便, 如果地区经验成熟, 又有同类工程的成功使用经验, 可以直接使用。
3.2 规范法
不同的规范对地基承载力的确定方法不同, 主要是基于各不同行业对地基土变形的要求和上部结构形式的差异而做出的规定。例如, 最早的《建筑地基基础设计规范》中提供了采用地基土的物理力学指标通过查表确定地基承载力, 但在其后的2002版规范中, 取消了该表格, 强调了参照地区经验确定的重要性。最新的2011版《建筑地基基础设计规范》中5.2.5条, 规定可以根据土的抗剪强度参数确定地基土承载力, 并给出了相应的公式:
其中, fa为由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值, k Pa;Mb, Md, Mc均为承载力系数, 按规范表格确定;b为基础底面宽度, m, 大于6 m时按6 m, 对于砂土小于3 m时按3 m;ck为基底下一倍短边宽度的深度范围内土的粘聚力标准值, k Pa。
该方法使用的条件为基底均部压力, 当基础受到水平荷载时, 或者上部产生较大的偏心距时, 基底压力会很不均匀, 根据规范要求pkmax≤1.2fa的条件下 (pkmax为基底压力最大值) , 增加一个使用限制条件为:当偏心距e≤0.033b时, 可以使用该公式进行计算。
同理在《公路桥涵地基与基础设计规范》中, 对各种地基土都提供了承载力表, 这些表格是根据实际的已有使用情况和成功的地区经验而得出的, 根据地基土的物理力学指标和基础埋置情况查询。
各种规范上的表格数值, 都是全国范围内的统计数值, 其地域性很广, 适用范围强, 但其数值由于要照顾到全国范围内的同一类型地基土, 数值是否会过于保守值得商榷。规范不同, 其适用范围也不同, 使用时可能同一场地同类地基土而得出不同的地基承载力, 使用时应该加以注意。
3.3 原位试验法
原位试验法是一种在建筑场地原位进行直接试验, 确定地基承载力的方法。目前常用的主要包括:载荷试验法、静力触探法、动力触探法、标准贯入试验法、旁压试验等。
载荷试验法是指在地基土上部, 即建筑基底标高处, 通过逐级施加竖向压力、竖向上拔力或水平推力, 对应每级观测地基土的相应沉降量、上拔量或水平位移量, 根据所施加荷载与所发生位移的关系判定相应的地基承载力的一种方法。它是目前我国最可靠、最准确、最广泛、最直接的地基承载力确定方法, 已被列入各种规范中。其最大的优点是模拟的受力条件比较接近实际情况, 试验结果易于处理且直观而且方便理解和接受;但其显著的缺点是试验需要持续一段时间, 占用工期, 对大吨位其试验场地需要较大, 且试验费用相对较多。
静力触探、动力触探是指利用压力装置或锤击力将装有触探头装置压入或打入试验土层中, 通过量测触头的参数或测定锤击力的大小, 来确定地基土的基本物理力学性质, 从而根据相关的经验确定地基土承载力。
标准贯入试验是通过锤击一定质量的重锤使其下部探头伸入指定深度的地基土中, 通过锤击的难易程度及锤击下沉的深度来判断地基土的性质, 从而确定地基承载力。
旁压试验是首先将圆柱形旁压器放入指定深度土层中, 通过对孔内加压, 使旁压膜产生膨胀, 通过旁压膜将压力传给周围的土体, 使其产生变形甚至破坏, 通过量测施加的压力和土变形之间的关系, 计算出地基土的应力应变曲线关系, 从而确定地基土的承载力。
随着科技的发展和建筑水平的不断提高, 各种新的原位试验方法应用而生, 但任何一种方法都不是万能的, 都有一定的使用范围和使用局限性, 使用时要加以区别。
3.4 理论计算法
理论公式法是基于地基土极限平衡条件而确定地基承载力的一种方法。一般是根据其极限平衡状态求出临塑荷载和临界荷载, 从而确定地基土的承载力, 还有一种方法是根据土体的刚塑性假定理论而推导出的理论计算公式。
各种理论公式所推导出的地基承载力都是基于一定的假定的基础前提下, 同时由于土体材料的特殊性, 不像钢材和混凝土等材料, 其承载力的确定必须在理论公式的基础上再添加经验系数或土体性质参数等, 才能够完全应用于工程实际。
4 结语
地基承载力的确定是结构设计、岩土设计过程中的一个很重要的问题, 同时也是一个很复杂的问题。作为设计人员, 应该熟悉各种规范、规定的假定条件和适用范围, 针对不同的工程项目和地基土情况, 采取科学合理的方法确定其地基承载力。设计中我们提倡通过“合理取值、科学计算、结合经验、综合确定”的方法来确定地基承载力, 一方面避免过于保守而造成的浪费, 另一方面做到有适当的可靠度和安全度。同时各地区应结合当地特点, 在理论依据和原位试验的基础上注意积累当地的使用经验, 使其更接近于实际情况, 更好的服务于工程项目。
摘要：介绍了目前常用的几种地基承载力确定方法, 分析了其各自的优缺点, 对不同方法的适用范围也做了一定的探讨, 为实际工程中地基承载力确定提供参考与借鉴。
关键词：建筑,地基,承载力,确定方法
参考文献
[1]李荣年, 刘明续.地基承载力探讨[J].丹东纺专学报, 2003 (6) :36-37.
福建沿海软土地基承载力计算研究 篇8
根据岩土工程勘察规范“天然孔隙比大于1.0并且天然含水量大于液限的细粒土应判定为软土, 例如淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等”。含水量高、孔隙比大、高压缩性、渗透系数小、内聚力小、抗剪强度低、固结系数小是软土的特性, 反映在地基中则表现为排水不畅、透水性差、孔隙水压力较大、土骨架强度较低、承载力较小、地基变形大、不均匀变形大, 流变性大, 在荷载作用下, 需要经过较长时间才能稳定固结, 而且会产生较大沉降, 在比较深厚的软土层上, 建 (构) 筑物基础的沉降往往持续数年或数十年之久。
我国软粘土广泛分布在天津、连云港、福建、杭州、宁波、湛江、广州、深圳、南京、武汉、昆明等地[1]。
1 福建沿海地区软土的特点
软土一般可分为沿海软土与内陆软土, 福建, 天津等地都是沿海软土分布的主要地区, 其中福建地区成为我国沿海软土的主要分布区。福建地区的软土就其地层分布, 外观特征及工程特点, 与其他地区的软土相比具有某些相似的特点。可概括为含水量高, 孔隙比大, 透水性小, 高压缩性, 承载力低等特点。
从区域地质构造看, 福建地处东部斜坡带, 第四纪以来一直接受大幅度的沉降堆积, 总的沉积环境相对稳定, 地层分布具有延伸广泛, 层次稳定的特点。深孔钻探资料表明, 第四纪的厚度约为300m, 基底为前震亘纪变质岩系。由于区域地质条件决定, 福建地区的软土与上述地区相比又有本地区的特点。资料表明, 福建地层结构自上而下依次为[2]:
第一层:杂填土, 组成成分主要为碎石、灰渣及少量粘性土, 呈不均匀松散状态。
第二层:灰黄色粉质粘土, 厚度不均, 为河流相沉积。
第三层:黄褐色、灰黄色粉土, 为河流相沉积。
第四层:灰色淤泥质粉质粘土, 有时为粘性土与粉细砂互层, 互层时可见清晰的层理构造, 该层土为浅海相沉积。
从建筑工程实际应用角度出发, 本文以地表以下25m作为研究地基影响深度的界限。在地基范围内, 地质构造依据岩性和埋藏条件, 自地表下可分为四个不同特点的土层。
人工填土:按其成分可分为粘性素填土和杂填土。它的分布范围主要受人们工程活动的控制。厚度一般为0.5~2m。在局部场地受暗沟, 塘等影响, 厚度可达3~4m。
褐黄色粘性土:在本区普遍分布, 厚度一般为0.5~5m, 变化规律是沿远离辽河方向厚度逐渐增加。自上而下可分为三个亚层:粘土、粉质粘土、粉土。三个亚层的分层界限不明显, 呈渐变关系。该层是本区天然地基的主要持力层。
黄色粉细砂层:层顶为粉土层、粉细砂层, 二者为渐变关系, 呈中密—密实状态, 层底埋深一般在30m左右。该层是本区可利用的良好桩尖持力层。
从以上地层的分布规律可见, 地基的构成主要是海陆交互沉积的细颗粒物质, 可分为粘性土和粉细砂两大类。粒度成分以粉粒组为主, 粒度分布曲线为双峰值曲线, 它反映了区域沉积环境相对稳定及局部沉积条件变化。另一个特点是构成地基主体的粉质粘土和粉土, 具有延伸广泛, 层次稳定, 厚度和地层坡度水平方向变化不大的特点;而淤泥质土、粉细砂没有区域性的成层规律, 而且地层具有明显的层理结构, 又有利于土层在自重应力下的固结, 使土体结构强度增强, 这也是在工程建设中对软土地基利用不利条件的有利因素[3]。
2 地基容许承载力的理论计算方法
我国目前国内地基承载力计算模式有两种:极限压力计算、容许压力计算也称临塑荷载。这类公式的理论基础是假定拟建基础下地基全部滑动面上达到极限平衡, 再根据静力平衡条件求解极限荷载。定出基础所能承受的最大单位面积荷载。计算时, 基础愈宽, 抗滑段愈长, 极限压力愈大。
在土力学的发展过程中已经提出了许多极限荷载公式, 1920年普朗特耳首先根据塑性平衡理论导出了介质达到极限荷载时沿曲面发生滑动的数学方程并认为介质的抗剪强度性质, 可以用强度指标C, φ表示。但是他的研究结果只能适用于无重量的介质的极限平衡平面课题[4]。
后来不少学者根据他的研究结果, 引用来求解地基土的极限荷载并进一步作了不同形式的修正和补充以便在工程中加以应用。太沙基根据普朗特尔相似的概念导出了考虑地基土自重影响的极限荷载公式。
3 太沙基理论公式和福建沿海地区承载力特征值的对比
太沙基的极限承载力公式见式1:
且对于局部剪切破坏时的承载力, 应进行修正, 结果见公式2和公式3:
再用修正后的C’, ψ’可计算局部剪切破坏时松软土的地基承载力[5], 见公式4:
式中:Nc′, Nq′, Nr′:修正后的承载力系数。
将此公式求得的地基极限承载力与由螺旋板载荷试验所得的承载力特征值进行线性回归, 可得回归方程, 见式5:
相关系数=0.94
根据以上统计分析结论可知, 当利用太沙基公式计算福建地区粉质粘土地基极限承载力, 可取2.7作为调整系数, 求得地基承载力特征值, 见图1。
将普朗特耳公式的回归方程、太沙基公式的回归方程、斯凯谱顿公式、临界荷载公式所得的回归方程与福建沿海地区的承载力特征值对比[6]如表1。
利用表1可以将由经典理论公式算得的地基极限承载力带入表中的相关关系式, 即可得到相应的承载力特征值, 从而为工程提供一种快捷的求承载力特征值的方法。
4 结论
采用同样的回归统计方法可得到福建地区粉土相应各理论公式的调整系数。将福建地区不同土层调整系数总结于表2。
表2的结果可为工程中利用经典理论公式所求得的地基极限承载力提供相应的调整系数并将由理论公式算得的地基极限承载力除以相应调整系数, 便可以快捷地获取相应地层的近似承载力特征值[7]。
软土地基承载力特征值及变形参数的研究是岩土工程的主要研究内容之一。本文以福建沿海地区软土地基为研究对象, 通过对现有资料的进一步分析, 对福建软土地基进行深入研究。这是对软土地基承载特性研究的继续, 在已有成果的基础上, 通过深入研究建立福建地区软土承载力的经验公式。
参考文献
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砂卵石做地基承载力状况分析 篇9
一、实际情况
由于前期地质勘探工具手段的限制, 往往和实际情况存在部分差异, 在实际工程施工中, 沙溪工程左岸船闸及上、下引航道施工开挖至建基面以后, 揭露的工程地质条件与前期的工程地质结论基本吻合, 但砂卵石层中地下水含水不丰, 透水性比原设计透水性弱, 水文地质条件变好, 有利于施工降水及施工开挖。根据开挖收集的地质资料, 将河床覆盖层划分为两大层:上部一层为粉土及粉质粘土层, 厚约10m。临时开挖坡比1∶1较陡, 开挖土质边坡局部垮塌;中下部二层为砂卵砾石层, 厚约10m。结构密实程度不均一, 动力触探查明:土体结构由疏松、稍密及中密组成, 层内不同高程上局部分布有含砾砂层透镜体, 砂卵石层骨架颗粒直径3~10cm, 百分含量占50~70%, 填料<5mm的百分含量占30~50%, 细粒含量较高, 故砂卵石层透水性一般较弱。
通过动力触探孔检测表明, 上、下引航道砂卵石地基, 大部分地基结构密实程度达到中密~密实, 基本能满足承载与变形要求。建基面附近少部分砂卵石地基细粒含量较高, 且受施工开挖扰动及地下水影响, 承载能力有所降低。应采取夯实或换填处理措施。
二、问题分析
根据实际进行的动力触探结果, 针对沙溪船闸上下引航道基础揭露的地质情况, 具体分解如下:
1) 船闸的上、下引航道建于砂卵石层上, 由于土体结构密实程度不均一, 地基存在不均一沉降问题;下阶段上、下引航道及边墙砼浇筑施工, 应合理设置施工缝, 以适应地基的不均一沉降变形。
2) 上引航道船0-012~船0-105.0, 段长93m, 地基经检测:砂卵石地基表面0~1.7m厚, 土体结构疏松~稍密, N120=2~6击;土体细粒含量较高, 承载力相对较低, 允许承载力[R]=240Kpa, 变形模量E0=21Mpa。不能完全满足地基承载与变形方面的要求, 应加强表层地基处理。可以采用夯实或局部片石砼换填处理措施, 换填尝试。
3) 下引航道船0+308.50~船0+448.00, 段长139.50m。地基检测:0~2.3m厚土体结构疏松~稍密, N120=2~6击;土中细粒含量较高, 承载力较低, [R]=240Kpa, 变形模量E0=21Mpa。不能完全满足地基承载与变形要求, 应进行地基加固处理。可以采用片石砼换填处理措施, 换填一定深度。对局部换填深度较大, 可采用灌浆加固处理措施。如船0+398.50~船0+448.00段。深度4.10~5.31m, 分布一软卧层, 换填困难, 可以采用灌浆加固处理。
三、结语
在实际施工过程中, 采取的主要方法是部分清除、固结灌浆、振冲碎石桩、高压旋喷桩等方式, 对砂卵石地基进行处理, 提高砂卵石材料的强度及其承载力, 从而降低地基不均匀沉降现象。同时还能够有效的将地基渗漏情况减小, 防止砂卵石地基发生震动液化的情况。
通过沙溪枢纽船闸上、下引航道开挖揭示地基情况说明, 砂卵石作为地基要考虑地基承载情况, 要根据河床覆盖层开挖后具体砂石颗粒含量情况进行考虑, 对于临时土质边坡较陡, 稳定性较差, 尤其在雨季浸水后易垮塌的地方, 最好采用坡面喷射混凝土护坡进行加固。对砂卵石地基细粒含量较高, 且受施工开挖扰动及地下水影响, 承载能力有所降低。应采取夯实或换填处理措施。灌浆加固处理措施及开挖边坡的护坡措施。
参考文献
[1]黄焰, 李一之.卵石地基高层建筑基础设计及地基处理研究.湖南水电科普论坛, 2007.
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地基承载力理解和确定问题探讨 篇10
地基承载力的确定在地基基础设计中是一个非常重要而又十分复杂的问题,在公路、铁路、港口、一般的工业与民用建筑等工程中都会遇到这样的问题,它不仅与土的物理、力学性质有关,还与基础形式、宽度、埋深、建筑类型、结构特点和施工速度等因素有关。自从1974年我国第一本地基基础设计规范《工业与民用建筑地基基础设计规范》发布,在长达28年的时间里,我国勘察设计人员长期习惯于从规范中查表确定地基承载力,这种方法的简便性使得部分勘察设计人员把客观上相当复杂的地基承载力确定问题简单化了,似乎用不上土力学知识,不需要多少工程经验,会查表和简单计算就可以确定地基承载力。2002年版《建筑地基基础设计规范》取消了地基承载力表,规范中推荐的地基承载力确定方法有两种:一种是理论公式计算方法,另一种是现场载荷试验法。现场载荷试验法作为确定地基承载力最基本、最可靠的方法,可以取得较精确可靠的地基承载力特征值。因此规范在定义地基承载力特征值时是这样描述的,由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值,其最大值为比例界限值[1]。本文就地基承载力的有关问题进行一些讨论,旨在使广大工程技术人员在对规范的理解上有更深刻、全面的认识。
1 关于地基承载力的理解
为了保证建筑物的正常使用,地基基础设计必须满足两个基本条件:强度条件,即要求作用于基础上的荷载不超过地基承载力,以保证地基在防止整体失稳方面有足够的安全储备;变形条件,即控制基础沉降使之不超过允许值。在荷载作用下,地基产生变形,在初始阶段荷载较小时,地基处于弹性平衡状态,当然是安全的,随着荷载的增加,变形增大,并在小范围内产生剪切破坏,称为“塑性区”,塑性区较小时,地基尚能稳定,仍具有安全的承载能力。随着荷载继续增加,塑性区不断扩展,最后塑性区连成一片,地基承载力达到极限,失去稳定。虽然在解决具体问题时将强度和变形分开考虑、单独分析,但强度和变形是耦合在一起的,地基承载力是地基土体强度和变形的综合表现[2]。因此,地基承载力可以理解为地基的承受荷载的能力,即在保证地基稳定的前提下,使变形不超过允许值的地基承载能力。
2 关于地基承载力理论计算公式的讨论
2002年版《建筑地基基础设计规范》把根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值公式fa=Mbrb+Mdrmd+Mcck推荐为地基承载力的理论计算公式,即为了充分利用地基承载力,同时保证建筑物的安全和正常使用,控制地基中塑性区开展的深度为荷载宽度的1/4时相应的荷载[3]。但在工程实践中发现,对砂土内摩擦角标准值准k≥24°时,承载力理论计算值偏低,为了让临界荷载P1/4公式同样适用于砂土地基承载力计算,根据砂土地基的荷载试验资料对承载力系数Mb进行了经验修正,因此,该公式实际上是经过经验修正的承载力理论中临界荷载P1/4,在具体应用时应注意以下几个问题。
2.1 规范推荐的理论计算公式是由弹性应力带入塑性条件得到基础下地基的塑性深度为基础宽度1/4时的理论解,实际上,地基中的塑性区究竟允许发展到多大范围为宜,与建筑物的性质,荷载的性质,特别是土的性质有关。陆培炎指出,实际上的塑性范围要比基础宽度的1/4小的多,因此,规范推荐的理论计算公式在理论上有一定的缺陷,在实践上限制了地基强度的充分发挥。同时该公式在推倒过程中假定土的自重应力在各个方向相等,由于实际上并不相等,这是该理论公式的另一不足之处。另外,在临界荷载的推倒中采用弹性力学的解答,对于已经出现塑性区的塑性变形阶段,该公式推倒是不严格的[4]。
2.2 规范推荐的地基承载力理论计算公式仅适用于е≤0.033b的情况,这是因为用该公式确定承载力相应的理论模式是基底压力呈均匀分布,当合力的偏心距较大时,基底压力就会很不均匀,为了使计算的地基承载力符合其假定的理论模式,该公式使用时必须注意上述条件。
2.3 土的抗剪强度指标内摩擦角和粘聚力是很灵敏的参数,采用何种试验方法,如何取值是计算结果是否准确的关键。如果把三轴试验的с、φ值代入规范推荐的地基承载力理论公式计算时,得到的承载力比较符合实测值,而把直剪试验с、φ值代入计算,所得承载力明显偏小。关于土的抗剪强度指标取值,由于全国各地差别较大,规范没有做统一的规定。按照极限平衡理论应取峰值强度,有些地方规范根据地区经验用临界荷载公式计算承载力时采用峰值强度的70%,比如上海实践证明,抗剪强度指标用直剪固快试验,取峰值强度的70%计算с、φ值,由此得到的地基承载力比较符合实际[5];有些地区则认为用峰值强度计算得到的承载力已经偏小,不能再打折。
2.4 地基承载力的含义是在保证地基稳定的前提下,使变形不超过允许值的地基承载能力。规范推荐的理论计算公式在确定地基承载力时,只考虑地基有足够的强度,没有考虑变形,是一个强度值,也就是意味着在进行地基承载力计算时先将基础的沉降变形搁置起来。将地基强度与变形割裂开来考虑是目前规范在地基承载力理论上存在的严重缺陷。由于土体作为一种非连续介质,其土性是非常复杂的,并且带有很大的区域性,因此用单一的土体本构关系来正确描述土的工程性质难以直接应用到在工程实践中。所以对于不同的土质,不同的基础形式,其沉降量不同的,需要进行地基变形验算。
2.5 在基础尺寸一定时,理论计算公式所用的参数抗剪强度指标с、φ越高,极限荷载与临界荷载之比越大,也就是说不同的地基土按规范推荐的理论公式计算得到地基承载力,其安全度是不同的。假设有一个宽度为3m,埋深1m的基础,如果处于某软土地基上,地基土相关指标为粘聚力сk=6kPa、内摩擦角准k=4°、变形模量E=0.6MPa,则经简单计算可得地基承载力fa=50kPa、极限荷载Pu=76kPa、安全度k=1.52、沉降量s=200mm;如果处于某硬土地基上,地基土相关指标为粘聚力сk=40kPa、内摩擦角准k=26°、变形模量E=40MPa,则地基承载力fa=429kPa、极限荷载Pu=1503kPa、安全度k=3.5、沉降量s=26mm。从上述算例可以看出对于不同的地基土利用规范推荐的理论公式计算存在安全度不同的问题,因此在设计时要特别注意软土地基的安全,同时也要考虑到对于硬土可能存在承载力未能充分发挥。
3 关于载荷试验的讨论
平板载荷试验是一种比较简单直观地确定地基承载力的原位测试方法,也可以看作基础的一种模型试验,从理论上说平板载荷试验的结果反映了半无限体的承载性状,从工程实践的角度看,很深部土层的影响是可以忽略的。载荷试验的结果为p~s曲线,通过p~s曲线可以确定地基承载力特征值。与规范推荐的理论公式计算法相比,用载荷试验确定地基承载力时既考虑了地基土的强度问题,又注意到了沉降问题,似乎不存在什么问题,实际上载荷试验结果用于地基基础设计时,尚应注意下面几个问题:
3.1 虽然可以在基础底面标高处的土层上做载荷试验,但为了将Boussinesq课题的解析解用于分析试验资料,也为了试验条件的归一化,规范规定了试坑的宽度必须不小于压板宽度的3倍。这样,试验是在无超载的条件下进行的,所得的试验结果是在相当于基础埋置深度为0的条件下的地基承载力,用于工程设计时必须按实际的埋置深度进行修正。
3.2 地基承载力的大小与基础底面面积有关,载荷试验的压板尺寸越接近基础底面尺寸,试验的结果越能反映实际情况。但过大的压板尺寸将使试验的总荷载很大而难以实现,一般规定压板面积为0.25m2~0.5m2,如果是方形压板,边长为0.5m~0.707m。将这种标准尺寸压板的试验结果用于实际工程时,需要进行宽度的修正。但对于大面积的筏型基础、箱型基础,基础面积可能上百上千平方米,此时试验尺寸与实际基础尺寸相差悬殊,应力分布、破坏模式差别很大[6],而试验时从刚性压板边缘展开的塑性区域容易相互连接而导致破坏,因此用平板载荷试验测出的极限承载力会比实际偏小,不能完全反应真实值。对于不均匀的地基土,通过平板载荷试验得出的结果的代表性值得商榷,也难于据此推算不均匀地基的性状。
3.3 载荷试验确定的地基承载力是承压板下应力主要影响范围内的承载力,一般认为压板影响深度大体为压板宽度的2~3倍,因此,如采用面积为0.5m2的承压板,则其影响深度一般不会超过2m。部分地区的人工地基检测文件规定用载荷试验确定地基承载力时没有考虑到这个问题,在应用时需引起注意。为了进一步说明这个问题,假设某地基土分别采用强夯和冲击碾压处理,强夯处理的深度可达到5m~10m,而冲击碾压的深度在2m左右,载荷试验得出的地基承载力差不多,甚至是采用冲击碾压处理措施的高,这个结果显然是不合理的。
3.4 载荷试验的加荷速率按规范一般是几小时到十几小时加一级荷载,而实际工程中地基土接受上部荷载的速率(按一层楼为一级荷载考虑)一般为一周甚至一个月,有时更长,两者之间的差异是显而易见的[7]。另外,载荷试验是用千斤顶来进行加荷,靠手动杆或电动油泵驱动加载,时间只有几分钟,甚至几秒钟,相当于一种冲击荷载,而地基土实际接受上部荷载是通过一砖一瓦的添加进行的,过程比较缓慢,不会存在冲击荷载的影响,上述差异必然会导致试验结果与真实值之间产生差异,特别对于软土地基。
4 结语
通过本文的分析讨论可以看到,地基承载力的确定在地基基础设计中是一个非常重要而又十分复杂的问题,它不仅与土的物理、力学性质有关,还与基础形式、宽度、埋深、建筑类型、结构特点和施工速度等因素有关。确定地基承载力时不存在唯一可靠的方法,绝对不能仅凭经验或简单地套用规范计算,无论是规范推荐的理论计算公式还是载荷试验,都不一定可靠。关于确定地基承载力,不但要注重理论计算和原位试验,更要重视工后的调查分析、比较这一重要环节,通过将预先计算值与工后实测值的分析比较,以及二者之间差异原因的探讨,可以积累大量的工程经验。在具体工程实践当中,勘察设计人员需要根据地质条件,基础及上部结构特点、结合理论计算、载荷试验的测试数据以及工程经验综合判断确定。
摘要：文章在阐述了地基承载力意义的基础上,对现行规范推荐的地基承载力确定方法,理论公式计算法和现场载荷试验法中存在的问题和局限性进行了分析。提出地基承载力的确定是一个非常重要而又十分复杂的问题,需要根据地质条件,基础及上部结构特点、结合理论计算、载荷试验的测试数据以及工程经验综合判断确定。
关键词：地基承载力,理论公式,载荷试验
参考文献
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