天然地基承載力特征值確定方法的討論

黃 林 杜 佳

(機(jī)械工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司成都分公司,四川 成都 610018)

天然地基承載力特征值確定方法的討論

黃 林 杜 佳

(機(jī)械工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司成都分公司,四川 成都 610018)

地基承載力問(wèn)題屬于土力學(xué)中的關(guān)于強(qiáng)度、穩(wěn)定性的一個(gè)重要研究課題。天然地基承載力特征值的確定方法主要有理論公式計(jì)算、載荷試驗(yàn)法、規(guī)范公式法和經(jīng)驗(yàn)方法；計(jì)算地基承載力特征值時(shí)應(yīng)注意各種方法的使用條件、參數(shù)選取等等，確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

地基承載力、載荷試驗(yàn)、抗剪強(qiáng)度、深寬修正

0 引言

地基承載力問(wèn)題屬于土力學(xué)中的關(guān)于強(qiáng)度、穩(wěn)定性的一個(gè)重要研究課題。地基承載力是巖土工程勘察文件中不可缺少的重要內(nèi)容，也是天然地基淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。合理確定地基承載力,確保地基不致因荷載作用而發(fā)生剪切破壞、產(chǎn)生變形過(guò)大而影響建筑物的正常使用，是地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)所必須解決的問(wèn)題。

1 天然地基承載力特征值的確定方法

天然地基承載力特征值的確定方法主要有四類(lèi)：（1）根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)以理論公式計(jì)算；（2）由現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)的p-s曲線確定；（3）按照規(guī)范提供的承載力確定方法；（4）在土質(zhì)條件相同的情況下，參照臨近建筑物的工程經(jīng)驗(yàn)確定。

1.1 理論公式計(jì)算方法

地基承載力的理論公式有很多，如斯開(kāi)普敦公式、太沙基公式、魏錫克公式和漢森公式等，其中魏錫克公式和漢森公式可以考慮的影響因素較多，如基礎(chǔ)底面形狀、偏心和傾斜荷載、基礎(chǔ)兩側(cè)覆蓋層的抗剪強(qiáng)度、基底和底面傾斜、土的壓縮性影響等。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)的方法

對(duì)于設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)的地基基礎(chǔ)或者地質(zhì)條件復(fù)雜、土質(zhì)很不均勻的情況，應(yīng)采用現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)法以取得較精確、可靠的承載力數(shù)值。

根據(jù)各級(jí)荷載以及相應(yīng)的沉降穩(wěn)定的觀測(cè)數(shù)據(jù)，即可繪出荷載p與穩(wěn)定沉降s的關(guān)系曲線（p-s曲線）。根據(jù)p-s曲線可確定地基承載力特征值。

當(dāng)p-s曲線有比較明顯的比例界限和極限值時(shí)，可取比例界限作為地基承載力特征值。有些土比例極限和極限荷載比較接近，當(dāng)極限荷載小于比例極限兩倍的時(shí)候，則取極限荷載的一般作為地基承載力特征值。

當(dāng)p-s曲線無(wú)明顯轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)，無(wú)法取得比例極限和極限荷載，此時(shí)以一定容許沉降值所對(duì)應(yīng)的荷載作為地基承載力特征值。《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》根據(jù)實(shí)測(cè)資料規(guī)定：當(dāng)承壓板面積為0.25～0.5m2時(shí)，可取沉降量s為（0.01～0.015）b（b為承壓板寬度或直徑）所對(duì)應(yīng)的荷載值作為地基承載力特征值：但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。

1.3 規(guī)范公式的方法

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦采用以臨界荷載P1/4為基礎(chǔ)的理論公式，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)給出了當(dāng)偏心距e≤0.033b時(shí)，可根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值按下式確定地基承載力特征值，但必須驗(yàn)算地基變形而且滿(mǎn)足變形要求。

1.4 規(guī)范公式的方法

在擬建場(chǎng)地附近，常有不同時(shí)期建造的各類(lèi)建筑物。調(diào)查這些建筑物的結(jié)構(gòu)類(lèi)型、基礎(chǔ)形式、地基條件和使用情況，對(duì)于確定擬建建筑物的地基承載力具有一定的參考價(jià)值。

2 關(guān)于天然地基承載力特征值的討論

2.1 理論公式計(jì)算方法

地基承載力的理論公式如斯開(kāi)普敦公式、太沙基公式、魏錫克公式和漢森公式等計(jì)算的結(jié)果為地基承載力極限值。根據(jù)地基極限承載力的理論公式，考慮一定安全儲(chǔ)備后的地基承載力稱(chēng)為地基承載力特征值。安全系數(shù)的取值與地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)、荷載性質(zhì)、土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的可靠程度以及地基條件等因素有關(guān)，對(duì)長(zhǎng)期承載力安全系數(shù)一般取2～3。

2.2 土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的取值

理論公式計(jì)算方法和規(guī)范方法確定地基基礎(chǔ)承載力特征值都需要確定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。關(guān)于土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)取值時(shí)以下幾點(diǎn)需說(shuō)明

（1）土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)中內(nèi)摩擦角和粘聚力應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值；（2）為了確保土的抗剪強(qiáng)度取值的準(zhǔn)確性，一般應(yīng)取質(zhì)量最好的原狀土樣以三軸壓縮試驗(yàn)測(cè)定，且每層土試驗(yàn)數(shù)量不得少于6組；（3）土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的取值應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況的固結(jié)條件和排水條件選取。例如若建筑物施工速度很快，而地基持力層的透水性和排水條件不良時(shí)，地基土可能在施工期間或者施工完工后不久因未充分排水固結(jié)而破壞，此時(shí)應(yīng)采用土的不排水抗剪強(qiáng)度計(jì)算短期承載力。

2.3 承載力修正的問(wèn)題

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m或者埋置深度大于0.5m時(shí)，從載荷試驗(yàn)或其他原位測(cè)試、規(guī)范表格等方法確定的地基承載力特征值，應(yīng)按下式進(jìn)行修正：

利用理論公式計(jì)算方法和規(guī)范方法確定地基基礎(chǔ)承載力時(shí)，因?yàn)楣阶陨硪寻裆詈突A(chǔ)寬度等影響因素，所以這兩種方法得到的承載力不需要修正。

載荷試驗(yàn)則不同，通常載荷試驗(yàn)選用的是固定的載荷板，而實(shí)際的基礎(chǔ)尺寸則是大小各異，所以載荷試驗(yàn)無(wú)法體現(xiàn)基礎(chǔ)寬度對(duì)承載力的影響；同時(shí)載荷試驗(yàn)的試坑底面尺寸通常為載荷板寬度的3～4倍，也即載荷板周?chē)](méi)有上覆土的荷載，而實(shí)際基礎(chǔ)施工完回填土之后，基礎(chǔ)底面周?chē)透餐翂毫?，覆土壓力與基礎(chǔ)埋深有關(guān)。綜合考慮以上因素對(duì)承載力的影響，載荷試驗(yàn)確定的地基承載力特征值需做深度和寬度修正。

3 結(jié)論

（1）天然地基承載力特征值的確定方法主要有理論公式計(jì)算、載荷試驗(yàn)法、規(guī)范公式法和經(jīng)驗(yàn)方法。

（2）確定地基承載力特征值時(shí)應(yīng)注意各種方法的使用條件、計(jì)算參數(shù)選取等等，確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

[1]GB50007-2012,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2012

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1007-6344（2015）04-0316-01