軟土地基承載力不同確定方法的對比分析

秦 振 華

(上海申元巖土工程有限公司(上海地下空間與工程設計研究院)，上?！?00011)

1　概述

地基承載力的確定對于工程安全和建設成本具有很大影響。建筑工程中，由于勘察設計不當，造成工程事故的案例很多；另外，由于確定地基巖土參數(shù)時影響因素較多，有時又比較保守[1]，導致施工成本過高造成嚴重浪費的工程案例也存在。其中地基承載力的確定不當，導致勘察時提供的承載力參數(shù)不對，概念不清導致工程失誤是重要原因之一。

本文將對目前常用的地基承載力確定方法[2-4]進行全面剖析，對比分析各方法的適用條件、計算過程及結(jié)果處理等。

2　理論公式計算法

2.1　臨塑荷載和塑性荷載計算

(1)

2.2　極限承載力理論計算

普朗特爾根據(jù)塑性力學得到極限荷載的理論公式。賴斯納、泰勒對普朗特爾的極限荷載理論公式進行了修正[5]，得到以下計算公式：

(2)

參考以前的科研成果，思凱普頓給出矩形基礎下地基承載力公式：

(3)

太沙基根據(jù)普朗特爾的概念，導出了考慮地基土自重影響的極限荷載公式:

(4)

3　規(guī)范查表法

GB 50007—2011建筑地基基礎設計規(guī)范5.2.1規(guī)定，當偏心距e小于或等于0.033倍基礎地面寬度時，根據(jù)土的抗剪強度指標按5.2.5確定地基承載力特征值[6]。

《工程地質(zhì)手冊》(第四版)及JTG D63—2007公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范均給出了確定地基承載力的不同方法。

4　原位測試法

原位測試法主要包括平板載荷試驗、靜力觸探試驗、旁壓試驗、標準貫入試驗、動力觸探試驗等。前三種試驗得出的數(shù)據(jù)較為準確可靠。動力觸探、標準貫入試驗過程中對土體的擾動較大，影響了土體的原狀結(jié)構(gòu)，造成試驗數(shù)據(jù)的較離散。

5　工程實例

5.1　虹橋某項目測試數(shù)據(jù)分析

虹橋某項目對天然地基進行平板載荷試驗、靜力觸探試驗及室內(nèi)土工試驗，用以判定不同地層的承載力狀況。場地鉆孔揭示的土層及部分物理力學指標見表1。

平板載荷試驗p—s曲線見圖1。最大加載量為280 kPa，最大沉降量為70.73 mm。取248 kPa為地基承載力極限值；取127 kPa為承載力特征值；取地基承載力極限值的一半124 kPa為承載力設計值。

表1　鉆孔揭示的土層分布及基本物理力學指標(一)

根據(jù)靜力觸探比貫入阻力、抗剪強度指標以及平板載荷試驗得出的承載力對比見表2。

表2　不同檢測方法得出的承載力對比表(一)

由表2可以看出，對于②-1粉質(zhì)粘土層，抗剪強度指標及靜力觸探試驗得出的承載力比平板載荷試驗得出的承載力偏大，靜力觸探得出的承載力更接近載荷試驗得出的承載力，這是因為抗剪強度指標是取土樣后由室內(nèi)土工試驗得出的，這期間對土樣不可避免的擾動，使得數(shù)據(jù)偏離了真實值。這說明原位測試中，靜力觸探對土樣的擾動比較小，測試結(jié)果較為可靠。

5.2　浦東某項目測試數(shù)據(jù)分析

浦東某項目對天然地基進行平板載荷試驗、靜力觸探試驗及室內(nèi)土工試驗，用以判定不同地層的承載力狀況。場地鉆孔揭示的土層及部分物理力學指標見表3。

表3　鉆孔揭示的土層分布及基本物理力學指標(二)

平板載荷試驗采用慢速維持荷載法，方形荷載板，板面積為0.5 m2，板寬0.707 m，p—s曲線見圖2。最大加載量為280 kPa，最大沉降量為53.33 mm。取276 kPa為地基承載力極限值；取126 kPa為承載力特征值；取地基承載力極限值的一半138 kPa為承載力設計值。

根據(jù)靜力觸探比貫入阻力、抗剪強度指標以及平板載荷試驗得出的承載力對比見表4。

表4　不同檢測方法得出的承載力對比表(二)

由表4可以看出，對于②-1粘土層，平板載荷試驗得出的承載力設計值偏大，但總體來說各種檢測方法得出的承載力值較為接近，承載力特征值與設計值也很接近。這說明在不考慮基礎埋深影響時，承載力特征值與設計值是基本一致的。

6　結(jié)語

本文主要對目前常用的幾種地基承載力確定方法進行了敘述及分析，主要結(jié)論如下：

參考文獻: