软土复合地基荷载试验在某输汽管道工程应用中的几个问题.doc

软土复合地基荷载试验在某输汽管道工程中的应用敖成友（广东江门市新会区建设工程质量检测站，新会 529100）摘要：介绍软土地基极限承载力的几个计算公式，然后根据某工程的具体实例的复合地基压板静载荷试验，应用压板试验的到的变形模量E，计算地基的最终沉降量和固结时间。关键词：地基极限承载力；荷载试验；沉降；变形模量；固结度。一、工程概况双水电厂-振隆纸厂输汽管道全长 2050 m。整个输汽管线路位于潭江三角洲平原内，属珠江三角洲西缘河网淤积平原地貌。线路经过的地方原为农田，现已部分填平。二、工程水文地质概况参考附近的地质勘探资料（引自江门市光大化工有限公司岩土工程勘察报告广东江门新会会城勘测有限公司，黎润洪），试验点附近的地层从新到老分布如下：（1）素填土：层厚1.02.10m，欠固结，稍湿，松散状。（2）淤泥：层厚8.813.3m，呈流塑状态，主要由粘粒组成，含粉细砂及贝壳，属淤积物，含水量w=58.2877.90%,密度=1.5411.656g/cm3,空隙比e0=1.5252.033,饱和度Sr= 98.4100%,塑性指数 Ip=18.721.4 ,液性指数 IL=1.6952.351 ,内摩擦角度=0.872.37,粘聚力C=2.033.19kPa , 压缩系数a1-2=1.3882.777MPa-1 ，压缩模量Es1-2=0.8941.506 MPa，原位标贯击数N= 2击 。（3）粘土：层厚3.209.70m，=1.8881.976g/cm3, e0=0.7600.913,=16.9517.34，C=25.330.32kPa ,压缩系数a1-2=0.2410.368MPa-1 ，压缩模量Es1-2=4.7767.158 MPa，原位标贯击数N= 411击 。（4） 粉质粘土：层厚2.306.40m，=2.0012.058g/cm3, e0=0.6310.691,=16.7618.38，C=21.2623.07kPa , 压缩系数a1-2=0.2440.274MPa-1 ，压缩模量Es1-2=6.0016.512 MPa， 原位标贯击数N= 1012击 。（5）砂质粘性土：层厚1.2015.50m，比重Gs=2.702, 原位标贯击数N= 1528击 。（6）全风化花岗闪长岩：层厚5.5010.40m，标贯击数N=3039击，个别57、113击。（7）强风化花岗闪长岩：揭露厚度0.808.70m，标贯击数N=50183击，局部38击。（8）中风化花岗闪长岩： 揭露厚度1.804.60m，标贯击数N=280435击。水文地质特征：钻探期间测得的混合地下水位0.600.80m，场地内：层素填土含地表滞水；层淤泥、层粘土主要含结合水；层粉质粘土和砂质粘性土主要含结合水和孔隙水；层全风化、层强风化和层中风主要含裂隙水。而0307孔第层砂土则含水量丰富，透水性强。场区地下水补给主要来源于大气降水和地下潜流，并与邻近的小河具有一定的水力联系。三、基础方案输汽管道基础拟采用松木桩复合地基基础，基础尺寸为2400mm2400mm。因为浅基础位于第层淤泥层上，地基承载力不能满足设计要求，需进行地基处理，处理后复合地基承载力特征值fa=120kPa。先用理论公式计算地基承载力，假设基础埋深d=1.50m：1地基临塑荷载pcr已知： 查表，Nd=1.1, Nc=3.3，代入上式，pcr=1.1161.5+3.34=40.kPa 用地基临塑荷载pcr作为设计地基承载力特征值fa，本身包含安全系数，故不用除以安全系数。2地基临界荷载 查表， =0+1.1161.5+3.34=40.kPa =0+1.1161.5+3.34=40.kPa同上，不用除以安全系数。3地基极限荷载pu太沙基(Terzaghi)公式：已知：， b=2.4m查曲线图， pu=0.42.40+1.246.0+161.51.0=52.8kPa太沙基公式计算的极限承载力用作设计承载力特征值时，需除以安全系数K=3.0。所以fa=pu/K=52.8/3=17.6kPa。斯坎普顿(Skempton)公式： 将b=2.4,l=2.4,d=1.5, =16.0kN/m3，c=4kPa代入上式，=51kPa 设计时将上述极限承载力除以安全系数(K=1.11.5)作为地基承载力特征值。所以，fa=pu/K=51/1.2=42.5kPa。汉森（Hansen J.B）公式：对于方形基础，中心受荷：=2，查表，,，kN/m3 =78.7kPa汉森公式安全系数取K2.0， fa=kPa规范（GB50007-2002）推荐公式： =2，kN/m3, kPa, d=1.5m, b=2.4m, kN/m3查规范表5.2.5 32.5kPa所以，fa=32.5kPa，将各种计算承载力方法与静载荷试验得到的fa结果列表如下： 单位： (kPa) 表1荷载试验 临塑承载力 临界承载力 太沙基 斯坎普顿 汉森 规范 1# 50 40 40 40 17.6 42.5 39 32.52# 50 40 40 40 17.6 42.5 39 32.53# 50 40 40 40 17.6 42.5 39 32.5四、试验刚性板的设计荷载试验采用刚性板，板底面尺寸:2400mm2400mm，为现浇钢筋混凝土，砼强度为C20。1 有效高度h0 加上50mm钢筋保护层，根据经验，基础每阶高度故基础修正为按二阶设计，每阶厚度为300mm，基础总厚度为h0=600mm。2.扩展基础的抗冲切承载力验算 ， ， , 满足抗冲切承载力。3.计算基础最大弯矩 4.基础底板配筋 基础底面每1m的配筋面积： 查表， ，采用16200mm双向布筋，可满足基础底板配筋要求。五、复合地基褥垫层厚度与应力比关系不同的褥垫层厚度进行复合地基试验，最后确定褥垫层厚度h1=15 mm。六、荷载试验与单向固结理论 1.根据静载荷试验求压缩模量 先由荷载试验p-s曲线的弹 性段求变形模量E,如右图 E= 式中,E -变形模量,MPa -压板沉降的形状系数,方形压板,=0.886 -土的泊松比,软粘土=0.42 -比例极限段内对应的某级荷载,kPa b -压板宽度,m s -对应于荷载的沉降量,mm 2.用分层总和法求最终沉降量s 将整个受压淤泥层分层，然后用角点法求附加应力，再根据分层总和法求每层的沉降量。列表计算如下： 表 2深度z(m)分层厚度hi(m)长宽比l/b深宽比z/b附加应力系数(kPa)附加应力(kPa)平均附加应力(kPa)分层沉降量(m)00.01.00.00.25001201200.0001.921.921.00.80.1999961080.1303.841.921.01.60.112354750.0905.761.921.02.40.06423142.50.0519.603.841.04.00.02701322.00.05311.521.921.04.80.01939.311.00.011累计沉降量s = 0.3353.单向排水固结 排水面与不排水面应力比假设固结度 25%， 50%， 75%， 90%查固结曲线 0.017, 0.08, 0.35 , 0.75查土工试验结果表 MPa-1 ,e=1.87淤泥的滲透系