地基承载力的修正（精选7篇）
地基承载力的修正 篇1
1 概述
当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时, 从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值, 尚应按下式修正:fa=fak+ηbγ (b-3) +ηdγm (d-0.5) 。其中ηb、ηd是基础宽度和埋深的地基承载力修正系数, 按基底下土的类别来确定;γ是基础底面以下土的重度, 地下水位以下取浮重度;γm是基础底面以上土的加权平均重度, 地下水位以下取浮重度;基础埋置深度d (m) , 一般自室外地面标高算起。在填方整平地区, 可自填土地面标高算起, 但填土在上部结构施工后完成时, 应从天然地面标高算起。对于地下室, 如采用箱形基础或筏基时, 基础埋置深度自室外地面标高算起;当采用独立基础或条形基础时, 应从室内地面标高算起[1]。这是《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第5.2.4条的规定。看似简单明确的几句话, 但在实际工程应用中却往往不被正确理解及应用, 导致用于设计的承载力不正确, 进而影响整个建筑的安全性。就实际工程中比较容易犯错的内容加以讨论, 以期对设计人员有所帮助。
2 地基承载力特征值修正的实质
首先要分析为什么要修正。公式5.2.4中两个重要系数是γ、γm的取值问题。γ是由基础底面下地基土本身决定的, 是定值;而γm是基础底面以上土的加权平均重度, 地下水位以下取浮重度。这主要是考虑岩土工程报告提供的地基承载力特征值只是取原状土土样试验, 土样处于无侧限的单轴受力状态, 而位于基底标高处的原状土是处于有围压的三轴受力状态, 因此, 原状土的实际承载力要高于土工实验土样的承载力, 所以要进行合理的修正[2]。由以上分析可看出:地基承载力特征值的修正与基础以上的荷载有关, 也即超载。公式5.2.4条文说明中也指出:“目前建筑工程大量存在着主裙楼一体的结构, 对于主体结构地基承载力的深度修正, 宜将基础底面以上范围内的荷载, 按基础两侧的超载考虑, 当超载宽度大于基础宽度两倍时, 可将超载折算成土层厚度作为基础埋深, 基础两侧超载不等时, 取小值。”为了更好的理解基础两侧超载对地基承载力的贡献, 我们分析一下地基破坏时的形态。当荷载超过极限荷载之后, 地基土中塑性区范围不断扩展, 最后在土中形成连续滑动面, 土从基础四周挤出隆起, 基础急剧下沉或向一边倾斜, 地基发生整体剪切破坏。而基础两侧基底标高以上的超载可以直观地理解为作用在滑动土体表面的压重, 会限制滑动面的发展, 对阻碍基础两侧土体向上滑动起了积极作用。地基承载力进行深度修正的实质也在于此。根据太沙基承载力理论, 土内摩擦角为15O~30O时, 基础两侧的有效超载范围为2B~4B (B为基础宽度) [3]。这也是公式5.2.4条文说明中之所以“当超载宽度大于基础宽度两倍时, 可将超载折算成土层厚度作为基础埋深”的原因。
3 地基承载力特征值修正应注意的问题
在了解了地基承载力特征值修正的实质之后, 结合本人工作中积累的一些经验, 对于在工程设计中应当注意的问题做了简单的总结。
3.1 地基承载力深度修正, 其实是考虑基础两侧基底标高以上的超载对地基承载力的贡献。
无论是用实际埋深修正还是折算埋深修正, 都是超载对抗土体滑动的积极作用。基础埋置深度, 一般自室外地面标高算起。在填方整平地区, 可自填土地面标高算起, 但填土在上部结构施工后完成时, 因建筑竖向荷载早已传至基底, 若地基发生整体剪切破坏, 其两侧后加超载 (填土重量) 并不能起到限制土体滑动的作用, 所以埋深应从天然地面标高算起。
3.2 对于地下室, 单个高层采用箱形基础或筏基时, 基础埋置深
度自室外地面标高算起;主群楼地下室连在一起且为箱基或筏基时, 可将主楼两侧裙房荷载折算为土层厚度进行主楼地基承载力深度修正;当采用独立基础或条形基础时, 无论是单个高层还是主群楼一体结构均应从室内地面标高算起。这是因为地基承载力计算公式是假定超载为连续均布荷载, 并作用在整个滑动体表面。若为箱基或筏基时, 可以认为两侧超载是均匀连续的, 对限制基底滑动面的拓展是有作用的;若为独基或条基, 其基底下的荷载是分散且不均匀的, 破坏也是沿着基础两侧压重轻的一侧最先发生的。所以, 即便两侧压重存在, 但就限制基底土体滑动来说, 不能考虑折算埋深的有利作用, 而是考虑天然土层形成的连续超载, 即从室内地面标高计算埋深。
3.3 浅层平板载荷试验时, 因承压板两侧无地面超载, 由试验所确定的地基承载力特征值应进行深宽修正;
而当地基承载力特征值是通过深层平板载荷试验确定的, 因两侧超载已经存在, 故不应再进行深度修正。
3.4 地下水位以下土颗粒之间的空隙已由地下水填满, 故公式
5.2.4中的γm应采用浮重度。
4 总结
地基承载力是基础设计的关键要素, 而基础设计又是整个工程的重中之重。作为工程设计人员, 应对规范做到真正的理解并正确应用, 本着认真负责的态度具体分析每个项目的异同, 真正做到与实际相符, 节约与安全并重。
参考文献
[1]GB50007-2002.建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002
[2]朱炳寅, 娄宇, 杨琦.建筑地基基础设计方法及实例分析[M].北京:中国建筑工业出版社, 2007.
[3]于海峰.基于整体剪切破坏分析的地基承载力深度修正[J].建筑结构.技术通讯, 2007 (11) .
地基承载力的修正 篇2
回复：土的承载力的标准值与特征值
回答这个问题，得从地基承载力在74－2002规范不同提法来说起。在74规范修编时，就把地基承载力取值定在浅层平板载荷试验中的比例界限内的直线段，即容许承载力（或叫承载力容许值）。并以此为依据，在全国范围内收集了大量不同土类的浅层平板载荷试验的资料，用多元回归方程进行回归分析，得出了粘性土中的F与e、IL的关系、F与N（标准贯入试验）的关系、F与Ps（静探比贯入阻力）等的关系式，并以此建立了不同土类的地基承载力表，而且在使用地基承载力表作了许多严格的规定。这就是地基承载力容许值。而到了89规范修定时，因为荷载规范发生了重大变化————通俗地说就是将荷载人为地放大了约
1.25倍，对应载荷试验应为比例界限的1.25倍左右。而74规范中的地基承载力表中的数据仍然为比例界限点，故在89规范修定时将地基承载力表中的数据均进行了人为的少许放大（不超过1.25倍），但用载荷试验法确定地基承载力时仍取比例界限点。这就是地基承载力标准值。目的是为了对应荷载规范。而新的2002规范，因为荷载规范将荷载组合改回了原来的组合，在修定时又将地基承载力取值方法改回了比例界限点。同时，考虑到我国国土面积较大，各地方地基土差异较大，若仍延用地基承载力表格查表法确定承载力时，会产生浪费或安全问题。故在修定2002规范时将地基承载力表格取消了，而强调原位测试法（包括载荷试验）及地区经验法。而地区经验法的使用决不是工程师“拍脑门”，而是要求本地区要自已收集整理以往资料，或做大量实验，自己建立地方性的地基承载力表格。而为避免发生混淆，不论是未进行深宽修正，还是经过深宽修正的承载力，统一叫地基承载力特征值。这就是地基承载力特征值由来。经比较，我们不难得出这样的关系：地基承载力容许值［R］
地基承载力的修正 篇3
关键词：混合土；工程勘察；地基承载力
某地区处于丘陵地区，洪冲积层为它的天然图层，在勘察报告中，对某一土层进行了取样，将其归类为卵石土、砾石土以及砂土等多种类型，但是在土层中，各个成分有着不同的含量分布，因为就为混合性土层，洪冲积是它的主要成因。因为它的组成有着不同的粗细颗粒，包括碎卵石、砾石等诸多类型，取它的原状样品存在着较大的难度，甚至取到的扰动土样也不具备代表性，将一般的室内试验方法应用过来，无法对它的物理力学性质进行掌握，这样就增加了勘察工作的难度，无法确定地基土层承载力。
1、混合性土层特征及其成因
结合本地区某公司场地野外钻孔资料和相关的试验结果表明，结合现行的规范，在勘探深度范围内，可以将场地的地层划分为若干个层位，如素填土、耕土、粉质粘土、细砂和全风化质粉砂岩等。其中含粉质粘土砾砂为灰黄色，局部还有青灰色，局部密实，火山岩是它的主要颗粒成分，中等风化，颗粒大小存在着不同，粗细颗粒含量分布不够均匀。结合另一个野外钻孔资料和实验结果，在勘探深度范围内，我们将场地地层划分为两个层位，分别是杂填土和含粉质黏土砾砂，含粉质黏土砾砂为灰色和灰黄色，很湿润，比较的饱和，包括砾石、砂以及粉质黏土等组成部分，偶尔还有卵石存在，中风化，局部为强风化。
综上面两个场地得知，在取样原状样品的时候，将个别粗大颗粒给避开了，野外定名为圆砾层或砾砂，取样经室内颗粒分析，结果为粉砂或者粉土等。因为有较为粗大的颗粒存在于混合型土中，如碎石颗粒等，原状样存在着较大的难度，取得的扰动样品也没有较好的代表性，如果将一般室内试验方法应用过来，得出的物理力学性质不够准确。
2、混合性土的勘察
结合本地区的具体情况，我们将工程地质调查、勘探、原位测试以及室内试验等勘察方法给应用了过来。
一是工程地质调查：结合已经有的区域地质资料，结合本地区混合性土层的分布，在地质调查中，主要是对混合土的成因、物质来源以及组成成分等进行调查，通过地质调查，对其在平面以及剖面上的变化规律、粗大颗粒的风化情况和混合土和下伏岩土层的接触情况等进行了解和把握，判断是否有一些不良地质作用存在于下伏岩土中，如崩塌、滑坡、潜蚀、洞穴等等。
二是勘探：因为在纵横向上，有着较大的变化存在于混合性土层中，因此，相较于一般的土层场地，需要布置较为密的勘探数的点，在深度方面，需要保证可以对场地稳定性进行科学的判断。如果混合性土层较薄，那么就可以穿过混合性土层，到达下伏层中，在深度方面，相较于其他场地，需要更深，并且将其他的勘探手段给应用过来，如井探、钻探等等。
三是原位测试：如果是粉质黏土性混合性土层，含有卵石和砾石，那么就将动力触探方法给应用过来，其中在使用资料的过程中，需要充分考虑测试结果是否受到了层中那些较为粗大颗粒的影响。在混合性土层测试中，最为经常用到的一种手段就是动力触探，通常将N65.5和N120给应用过来。在载荷试验直径方面，选取六倍的最大颗粒直径，并且载荷板的面积需要在2500平方厘米以上，完成载荷试验之后，需要了解底板下2.5倍板宽度深度范围内土层的均匀性和代表性，并且对它的物理力学性质进行测定。
四是室内试验：相较于常规土的试验项目，混合性土的室内试验项目没有存在着差异，但是因为在纵横向上，混合性土层存在着较大的变化，取得的试样土无法具备代表性，原状样更是存在着较大的难度。因此，采用室内试验的方法，就无法对混合性土层的正确物理力学性质资料进行获取。
3、混合性土的评价
承载力评价，具体来讲，混合性土层地基承载力评价指的是对土的颗粒级配、土的结构、构造物以及建筑物安全等级和勘察阶段，来对相应的方法进行合理选择。载荷试验法、查表法、计算法、地区经验法等都是经常用到的，结合具体情况，合理确定。
一是载荷试验法：通常将载荷试验法应用到一二级建筑物的详细勘察阶段，还需要将对应关系构建于载荷试验法和其他方法之间，如动力触探等，以便将地基土的承载力给求出来。
二是查表法：利用井探，可以将大体积土试样给取出来，然后对其物理性质进行分析，要严格依据岩土工程勘查规范中相关规范来确定实验指标。
三是计算法：在具体实践过程中，通常不会应用计算法，如果混合土参数可以获取到，那么就可以利用计算法来对地基承载力进行计算，比如黏性土类、含较细小砾质黏性土等。
四是经验法：在混合性土层方面，我们构建的勘探手段是可以对比的，利用载荷试验，综合考虑静力触探和动力触探，来对可对比关系进行构建。其中，主要是利用动力触探来对地基承载力进行确定。
在地基变形评价方面，有粗大颗粒存在于混合性土中，将其看作为不可压缩性成分，在对地基变形计算过程中，要将它的所在位置作为不可压缩段。因为对于混合性土，原状土样的获取较为困难，即使获取到了，也没用较大的代表性，因此，就不能够进行室内压缩实验。利用载荷试验来确定混合性土的变形性质指标。
4、结语
总知，混合性土存在着较大的不同，它的取样难度较大，并且取得的样品也难以具备代表性，这样在确定地基承载力方面就存在着较大的难度。针对这种情况，就需要结合当地的具体地质，综合采用多种勘察方法，以便对地基承载力合理确定，更好的开展工程施工。
【参考文献】
[1]陈才国.山区地基混合性土层地基勘察及承载力的确定[J].山西建筑，2009，2（1）：123-125.
关于岩石地基承载力修正的问题 篇4
我认为:在有一定的基础埋深、上部荷载很大的情况下, 应该允许对中风化岩石的承载力做一定的修正。根据太沙基公式、斯凯普顿公式、汉森公式都可以看出, 地基的极限荷载和地基的承载力都与上部覆土有直接关系。在通常情况下, 因为中风化岩石的承载力很高, 计算地基的时候基本上都不会出现地基承载力不足的问题。但是在特定的条件下, 就会发现:中风化岩石承载力不做修正是偏于安全的。下面会有一假设的工程证明:在一定条件下可以对中风化岩做承载力修正或对中风化岩的承载力做别的考虑。当然, 目前可能还没有这样的情况出现。但是, 随着科学的进步, 未来的建筑也会发生翻天覆地的变化, 同时也会有更加先进的规范、技术出现。我只是把自己的看法写出来, 与大家共勉。《地基基础设计规范》5.2.4条关于埋深的解释有如此规定:对于地下室, 采用箱型基础或筏基时, 埋深D自室外地坪算起, 采用独立基础或条型基础时, D自室内地面算起。这不难理解:箱基与筏基作为满堂基础, 结构的作用对于地基是均匀的, 上部结构作用于地基的荷载其中的一部分可以考虑为等同于周边覆土对基础的自重压力与约束, 周边覆图荷载可以看做是超载。可以说:大面积的均布荷载对地基是有利无害的。而独立基础、条形基础是以点荷、线荷的方式作用于地基的, 只有作用而无约束, 所以独立基础和条形基础的修正深度只有从室内地面既出现均布荷载的标高算起。
假设有如下一工程:拟建一超高层建筑, 地下二层, 采用箱形基础, 地面1M厚杂填土, 杂填土下是1M厚中砂, 中砂下是中风化石灰岩。拟将中砂或中风化石灰岩做为持力层。因天然地坪低, 故需要在基础施工完毕后进行大规模填方整平。填方整平后基础埋深5.0M, 结构对地基的Pk=700Kp。中砂Fak=320Kp, 中风化石灰岩Fak=650Kp.
对于中砂:根据《地基基础设计规范》5.2.4条关于埋深的解释:在填方整平地区, 若填方整平在主体施工完毕前完成, 基础埋深可自填土地面算起,
则Fa=fak+ηb×γ× (b-3) +ηd×γm× (d-0.5) (式5.2.4)
取ηb=0, 则Fa=fak+ηd×γm× (d-0.5) =320+20× (5-0.5) ×4.4=716Kp>Pk=700Kp
满足要求
若我们计算下层中风化岩的承载力, 假设基础面积50M×50M, 则:
Pz=700×50×50/ (50+2tan A) × (50+2tan A) =675Kp
因中风化岩承载力不做修正, 故Faz=Fak=650Kp
Pz+Pcz=675+1×20=695Kp>Faz=650Kp, 不满足要求。
在此假设项目中, 中风化岩反而成为中砂的薄弱层。显然, 在科学上、在常识上这都是不符合常规的。
若采用中风化岩做为地基, 则Pk=700Kp>Fa=Fak=650Kp
不满足要求, 也是不符合科学与常理。
这个假设工程集中了许多不利因素, 但是管中窥豹, 可见一斑。目前很多基础都是用浅基础公式计算深层土的地基承载力, 这是非常保守、浪费的。笔者在设计过程中, 也遇见过类似的问题。出现此类问题有一个很必要的条件:在主体施工完毕前进行了大规模的填方整平。通常情况下, 天然地坪下较深的中风化岩层的承载力确定应该进行深层平板载荷实验。深层平板载荷实验是最准确的表达深层地基承载力的方法, 但是实验复杂、费用较高。而且, 如上面假设的工程, 因天然地面较低、持力层较浅, 也不适用于深层平板载荷实验。
综上所述, 我的看法如下:用风化岩做持力层的深基础, 应可以考虑基础埋深的影响。既考虑对中风化岩的承载力做一定的深度修正。若不考虑深度修正, 是否在做地质勘探确定承载力的时候适当的考虑一下上部覆土对承载的影响而提出更加合理的地基承载力设计值。
地基承载力的修正 篇5
关键词:吹填土 软基处理 地基承载力
中图分类号:TU4文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)04(a)-0132-02
1 引言
某工程是以吹填为主要方式填高场地至规划标高,以满足用地功能要求,使其纳入城市开发建设之中。吹填及软基处理工程采用“低位真空预壓软土地基加固法”进行吹填土的软基处理,该技术采用吹填泥作为密封层,排水系统为水平管网与垂直塑料排水板组成立体排水结构,加压系统采用水气分离的造压方式,通过管道直接传递负压,利用低位真空系统抽真空使得在泥封层下长期保持80～90kPa的真空负压,在真空负压引起的吸力和泥封层引起的附加预压荷载的联合作用下使软土中的大部分孔隙水较快的通过塑料排水板、水平滤管网排出,从而使软土发生压缩固结,同时泥封层也逐渐完成自身的固结,达到加固地基和抬高地面的两大目的。
2 场地工程地质条件
2.1 吹填前场地浅部地层情况
根据勘察报告显示,吹填前场地浅部地层结构较为简单,勘察范围内自上而下共分为4个工程地质层、2个亚层,简述如下:②粘土。灰黄色;软塑～可塑状,中～高压缩性,含铁锰质斑点、半碳化物。主要分布于道路堤岸地段,直接出露于地表,沟岔、养殖塘地段基本缺失,层厚1.10～2.40m,其承载力相对较高,为70～90kPa。③1含细砂淤泥。灰色、青灰色,流塑状,中～高压缩性,强度受淤泥控制;细细砂含量一般为10%～30%,呈薄层状、团块状分布,土质很不均匀,局部细砂较富集,含量可达40%以上,夹少量贝壳碎片;全场均有分布,沟叉、养殖塘内直接出露,层顶埋深0～2.40m,层厚3.70～11.50m,全场分布;该层土质软弱,其承载力在43kPa～50kPa。③2淤泥。灰色、青灰色,呈流塑,高压缩性;局部含少量粉细砂,夹贝壳碎片。全场均有分布,层顶埋深4.90～13.20m,层厚8.50～20.40m,全场均有分布;该层土质较软弱,承载力在50～65kPa。④淤泥质粘土。灰色,流塑～软塑状,高压缩性。含少量贝壳碎屑、半炭化物和粉细砂,局部粉细砂含量稍高;层顶埋深23.00～30.00m,层厚2.10～13.90m,全场均有分布;该层土质较软弱,其承载力在60～80kPa。
2.2 吹填后测试深度范围内的工程地质情况
本次测试深度6.00m,依据本次测试的钻探取芯成果,在测试深度范围内,土层如下:①吹填土。为吹填土,灰色;含少量腐殖质及粉砂,土试成果具淤泥质土特性,由于受地表各因素影响,该层性质在垂直方向均匀性很差,在水平方向上呈现层状性状;层厚1.10～2.80m,根据外业取芯情况,现将该层细分为以下两个亚层。①1吹填土。灰色,浅灰色;其厚度相当于设计方案中的泥封层,受地表居多因素影响,土质条件呈现硬壳层粘性土特性,龟裂严重,裂缝深度20～50cm,裂缝宽度一般在5～10cm,受雨水浸泡后强度有一定程度的软化,层厚0.40～0.70m。①2吹填土。灰色,浅灰色;其厚度相当于设计方案中的底泥层;受地表因素影响程度较小,土质条件呈现淤泥、淤泥质土特性特性,与其上亚层呈一定的过渡关系,层厚0.60～2.20m。②粘土。灰黄色;软塑～可塑状,中～高压缩性,含铁锰质斑点、半碳化物。主要分布于吹填前原始堤岸地段,层厚1.10～2.40m。③1含粉砂淤泥。灰色、青灰色,流塑状,局部软塑状,高压缩性,强度受淤泥控制;粉细砂含量一般为10～20%,呈薄层状分布,土质不均匀,局部砂较富集,含量可达40%以上,夹贝壳碎片;部分土样土工试验数据显示为粘质粉土;全场均有分布,揭露厚度2.80～4.50m。
3 地基处理方案说明
加固工程共分45个加固单元,加固单元面积一般不超过20000㎡,由于吹填淤泥的承载力极低,先铺设一层200g/㎡的土工布,再在其上铺设一层竹篱笆后进行人工打插排水板,排水板采用SPB-A型,正三角形布设,陆域部分板间距1.25m,路基上部区域板间距0.9m,排水板平均插设深度1.78m;水平管网系统主要由水平干管和支管组成,干管为φ110的PVC排水管,通过胶管与集水井密封连接,支管为φ60的PVC纹盲管,垂直干管分布于干管两侧,支管与干管相嵌接,同时要求每个真空预压分区内铺设的支管水平高差不大于10cm;真空集水井采用预制钢结构,修建在每个加固单元宽边的中部靠近围堰位置,机泵采用5.5kW的往复式真空泵和2.2kW的油浸式潜水泵,每个真空集水井均配备2台真空泵和1台潜水泵。地基处理后,工程竣工验收时地基承载力特征值要求0.00～1.50m深度内fak≥50kPa。
4 地基承载力检验工作
4.1 检验方案
4.1.1 土工试验。对0.00～1.50m采用现场取土样进行室内土工试验，取土点按75m×75m的网格布置，本次共布置取土孔45只，每个取土点采取原状土样3组，取土深度分别为0.30m、0.90m、1.50m，同时应保证样品在垂直方向的连续性；要求进行天然含水量、密度、比重、界限含水量、压缩、直剪固快试验。
4.1.2 载荷试验。采用浅层平板载荷试验确定地基承载力,载荷试验钢质载荷板置于地表,载荷板面积0.5㎡,按规范要求,试验前将龟裂缝中填满中砂,并采用中砂找平,砂垫层厚度在10～20mm,砂垫层每边超出载荷板宽度10～20cm,共布置平板载荷试验受检点13个,编号为ZH1～ZH13。
4.2 计算方法
通过土工试验结果分别采用土工试验物理指标按《港口工程地质勘察规范》(JTJ240-97)查表和按《工程地质手册》(第四版)临塑状态计算公式计算地基承载力特征值。
4.2.1 根据含水量、塑性指数查表得到地基承载力。根据含水量及塑性指数查《港口工程地质勘察规范》(JGJ240-97)表C.0.7.1得到淤泥、淤泥质粘土地基容许承载力,规范表格如表1。[1]
4.2.2 按临塑压力值计算地基承载力。根据《工程地质手册》(第四版),假设基础受中心荷载,将地基土刚开始出现剪切破坏时的临界压力,作为地基承载力值,按下列公式计算:[2]
fcr==Mdγmd+ Mcck
式中:fcr—— 临塑压力(kPa);
γm—— 基础底面以上土的加权平均重度,地下水位以下取有效重度(kN/m3);
d—— 基础埋置深度;
ck—— 基础下一倍基础宽度范围内的粘聚力标准值(kPa);
φk—— 基础下一倍基础宽度范围内的内摩擦角标准值(°);
Md、Mc—— 承载力系数,可根据φk值分别按下式计算;
Md=Mc=
4.3 试验结果
4.3.1 土工试验统计结果。单孔按不同方法得到的承载力值及代表值见表2,单孔地基承载力代表值各区段统计表见表3:
4.3.2 载荷试验统计结果。根据浅层平板载荷试验确定13个受检点地基土承载力特征值fa,如表4。
从上表结果判断,在13个受检点中,地基承载力特征值最大值75kPa,最小值55kPa,平均值68.5kPa,极差为20kPa,极差小于平均值的30%,取平均值68.5kPa作为浅部0.00～1.50m地基承载力特征值。
5 结论
计算结果显示采用《港口工程地质勘察规范》按土样的含水量内插确定地基土承载力普遍较采用《工程地质手册》中临塑压力公式计算的承载力数值大,且上部地基土在水平、垂直方向上均匀性均较差,表现在上部0.40～0.70m土质较好但龟裂严重,空隙率大,下部至吹填前地面土质呈淤泥性状,软弱,含水量较高,压缩性高,在表部受荷作用下,其短期变形及长期变形均将较大。
承载力数据显示,场地土经塑料排水板真空预压处理后,至本次检验时,检验范围内各土层物理力学性质和承载力均有了不同程度提高。但其本质上尚为软土,其承载能力有限、压缩性大,尚有部分地段地基承载力小于要求的承载力值,必要时,可采取深翻或加入固化剂等地基处理措施,改善其地基承载力。
参考文献
[1] JTJ240-97．港口工程地质勘察规范[s]．北京:人民交通出版社．1997．P63
地基承载力的修正 篇6
由于岩石地基承载力普遍较高,容易满足一般工程的要求,因此,工程界普遍认为岩石地基不必进行深宽修正,用饱和单轴抗压强度乘以折减系数确定地基承载力特征值即可[1]。但对于软岩而言,其饱和单轴抗压强度较低,即使采用天然湿度的试样,计算得到的地基承载力特征值可能比一般的土还低,显然是不合理的。这对于诸如核电厂反应堆厂房这样的承载力要求较高的建(构)筑物,显得过分保守[2]。可见,利用单轴抗压强度确定地基承载力特征值对于软岩地基存在一定的局限性。此外,岩石力学理论显示,地基承载力与上部覆土有直接关系,相关试验也证明,随着埋深增加,边载提高,围压增大,侧向应力增大,地基承载力也随之提高[2,3]。基于上述原因,不少学者提出岩石地基承载力特征值可进行深度修正,尤其是对软岩地基,即使节理不发育或较发育,均应进行深度修正[2,4]。
用原位测试方法求地基承载力是岩土工程界历来推崇的可靠方法,其中尤以载荷试验效果最佳[5,6]。以载荷试验为基础,结合工程实践,通过相关分析,可总结出简便的求取地基承载力特征值的经验方法,且具有较高的可信度。
吉阳核电厂是目前我国唯一处于厂址可行性论证阶段的古近系砂岩厂址,该核电厂位于安徽省境内的长江中下游地区,厂址区古近系地层为棕红—紫红色中粗粒砂岩及粉细砂岩,局部夹泥岩,属软岩。根据可研阶段的勘察成果,该厂址古近系砂岩地基承载力特征值为0.45MPa,此值不能满足我国大多数核电机型的标准设计要求。因此,对古近系砂岩的承载能力性质研究,尤其是承载力特征值的深度修正规律,成为影响厂址可接受性的关键问题。另外,古近系砂岩在我国广泛分布,如果能够在古近系砂岩承载力性质认识上有所突破,将大大丰富我国核电厂厂址的资源。
本文基于对吉阳核电厂古近系砂岩开展的不同深度载荷试验,探索古近系砂岩类软岩岩石地基承载力特征值的深度修正规律,为建立软岩岩石地基承载力深宽修正经验计算公式提供现场试验的佐证,并为我国核电厂软岩地基评价工作提供依据。
1 厂址区古近系砂岩的工程性质
安徽吉阳核电厂古近系砂岩颗粒间的胶结程度差,属于弱胶结、压固作用较差的半成岩,处于土和岩石之间的过渡类型。砂岩密度为2.07g/cm3,孔隙比为0.576,软化性极为明显,力学强度低,饱和单轴抗压强度不足干燥状态下单轴抗压强度的十分之一,属于软岩,岩体质量等级为Ⅴ级。砂岩耐崩解性指数最大值为3.5%,最小值仅为0.2%,平均值为0.83%,基本上遇水全部崩解,属崩解性岩石。根据该厂址可研阶段勘察成果,古近系砂岩的物理力学性质见表1和表2。
表1 古近系砂岩主要力学性质指标统计一览表(岩石试验)Table 1 Mechanical indices statistical schedule of the Paleogene sandstone stratum
表2 单孔和跨孔波速测试取得的动态参数对比Table 2 Dynamic parameters by the single-hole and cross-hole wave velocity measurment
2 不同深度载荷试验
为了探求古近系砂岩承载力特征值的深度修正规律,按照《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)[1]中“浅层平板载荷试验要点”和“深层平板载荷试验要点”要求,在吉阳核电厂厂址区开展了一系列不同深度的载荷试验,所用载荷板为圆形钢质载荷板,面积为0.5m2。试验深度分别为:0m、3m、5m、7m,每个深度均进行了3组试验。试验时浅层载荷试验预压荷载50k Pa,深层载荷试验预压荷载600k Pa。各组试验数据及p-s曲线见表3和图1~图4。
12组载荷试验数据显示,绝大多数试验没有加载至破坏,仅有1组试验出现了沉降陡降(图1),但由图1可见,该组试验在出现沉降陡降之前,载荷板累积沉降量早已超过了s/b限值,即其极限承载力大于2.55MPa。由此可见,古近系砂岩的极限承载强度是非常高的,且其地基承载力特征值应该采用变形控制。根据浅层平板载荷试验成果,图1中当以s/b=0.01作为标准时,承载力特征值为570~720k Pa,均值为630k Pa;当以s/b=0.015作为标准时,承载力特征值为740~1070k Pa,均值为890k Pa。
表3 载荷试验数据Table 3 Data of the load test
图1 0m深度载荷试验p-s曲线Fig.1 p-s curves of load test at 0m depth
图2 3m深度载荷试验p-s曲线Fig.2 p-s curves of load test at 3m depth
图3 5m深度载荷试验p-s曲线Fig.3 p-s curves of load test at 5m depth
图4 7m深度载荷试验p-s曲线Fig.4 p-s curves of load test at 7m depth
另外,通过各组载荷试验p-s曲线还可以看出,由于古近系砂岩成岩作用差、胶结弱,加载过程中p-s曲线弹性变形段不明显,在加载至极限荷载前,岩体一直处于弹塑性(压密)变形状态。
3 古近系砂岩地基承载力深度修正规律
按照《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)附录C和附录D的相关规定,在没有出现极限破坏的情况下,选取s/b=0.01、0.015所对应的荷载作为承载力特征值。本文分别选取s/b=0.01和s/b=0.015对应荷载作为承载力代表值,研究软岩承载力的深度修正规律。不同深度载荷试验的承载力特征值取值及数据变化见表4和图5。由表4和图5可见,古近系砂岩的地基承载力特征值随深度的增加而增大,可进行深度修正。
《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)中第5.2.4条给出了地基承载力特征值的深宽修正公式:
表4 承载力特征值深度变化取值Table 4 Bearing capacity characteristic value in different depth
图5 承载力特征值随深度变化曲线Fig.5 Bearing capacity characteristic value curve with depth
fa=aak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)(1)式中:fa为修正后的地基承载力特征值(k Pa);fak为地基承载力特征值(k Pa);ηb、ηd为基础宽度和埋置深度的地基承载力修正系数;γ为基础底面以下土的重度(k N/m3),地下水位以下取浮重度;b为基础底面宽度(m),γm为基础底面以上土的加权平均重度(k N/m3),位于地下水位以下的土层取有效重度;d为基础埋置深度(m)。
依据公式(1),利用s/b=0.01和s/b=0.015所对应的承载力特征值,分别进行深度修正系数的计算。计算时,不考虑宽度修正,γm值取20k N/m3,在s/b=0.01情况下,设定fak=630k Pa,d分别为3m、5m、7m时,fa分别为940k Pa、1197k Pa、1286k Pa;在s/b=0.015情况下,设定fak=890k Pa,d分别为3m、5m、7m时,fa分别为1100k Pa、1426k Pa、1670k Pa。计算过程见式(2)和式(3),计算结果见表5。
表5 深度修正系数计算成果Table 5 Calculate results of the depth modified coefficient
从表5可看出,利用s/b=0.01所对应的承载力特征值计算所得深度修正系数介于5.05~6.30,平均值为5.85,利用s/b=0.015所对应的承载力特征值计算所得深度修正系数介于4.20~6.00,平均值为5.39。根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)中表5.2.4条给出的承载力修正系数可知,本文计算出的古近系砂岩地基承载力特征值深度修正系数大于土的修正系数(土中中砂、粗砂、砾砂和碎石土一类修正系数最大,为4.4)。
鉴于核电厂安全性的特殊要求,吉阳核电厂工程应用时,地基承载力特征值可取s/b=0.01对应的荷载,深度修正系数可取5.0。
4 结论
(1)古近系砂岩的极限承载能力很高,12组载荷试验仅有一组加载至破坏,且其地基极限承载力大于2.55MPa。
(2)古近系砂岩成岩作用差,载荷试验加载过程弹性变形阶段不明显,在达到极限荷载前,岩体一直处于弹塑性(压密)变形状态,其地基承载力特征值主要受变形控制。
(3)可选取s/b=0.01和s/b=0.015所对应的荷载作为古近系砂岩的地基承载力特征值,承载力特征值随深度的增加而增大,可进行深度修正。
(4)利用规范给出的公式对s/b=0.01和s/b=0.015对应的承载力特征值进行初步计算,深度修正系数分别为5.85和5.39。
摘要：开展古近系砂岩类软岩地基承载能力的研究工作,对于扩展我国核电厂厂址的选址范围十分重要。安徽吉阳核电厂古近系砂岩属于软岩,具有成岩作用差、胶结弱、强度低等特点。通过一系列不同深度的载荷试验对吉阳核电厂古近系砂岩的承载力特征及深度修正规律进行了研究,结果表明,该古近系砂岩的地基承载力特征值应采用变形控制,可分别选取s/b=0.01和s/b=0.015所对应的荷载作为其承载力特征值,整体上表现为承载力特征值随深度的增加而增大,并初步利用《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)给出的修正公式,计算出对应的深度修正系数,其均值分别为5.85和5.39。本研究成果为我国核电厂软岩地基评价和软岩地基承载力特征值深宽修正提供了新的依据。
关键词：古近系砂岩,核电厂,软岩,载荷试验,地基承载力,深度修正
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准.建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.The State Standards of People's Republic of China.Code for design of building foundation(GB 500072-2011)[S].Beijing:China Architecture and Building Press,2011.(in Chinese)
[2]顾宝和.岩石地基承载力的几个认识问题[J].工程勘察,2012,40(8):1~6.Gu Baohe.A few understanding on bearing capacity of rock foundation[J].Geotechnical Investigation&Surveying,2012,40(8):1~6.(in Chinese)
[3]何满潮,景海河,孙晓明.软岩工程力学[M].北京:科学出版社,2002.He Manchao,Jing Haihe,Sun Xiaoming.Mechanics for softrocks[M].Beijing:Science Press,2002.(in Chinese)
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地基承载力的修正 篇7
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
[1]DB 33/1001-2003,建筑地基基础设计规范[S].
[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].