层状地基(交论文).doc

发表于岩土工程技术2004.5层状地基持力层承载力的确定李连营 林 波 李彦林（天津市勘察院，天津 300191）摘 要 本文通过对层状地基的分析，提出了对层状地基持力层承载力进行修正的方法，并通过对同一住宅小区已沉降稳定的2栋楼采用的承载力及使用情况分析，验证夲方法的合理性。关键词 层状地基；承载力特征值；压力比；修正系数中图分类号 由编辑部确定The determination of the bearing stratum capacityof layered foundation sollLi lianying Lin bo Li yanlin(Tianjin Institue of Geotechnical Investigation & Surveying, Tianjin 300191China)Abstract: In this paper, through the analysis on the layered foundation soil, the method that will used to revise the bearing stratum capacity of layered foundation soil is given. At the same time, through the analysis on the bearing stratum capacity that adopted by two buildings, which are located in the same residence area and their settlements is stable, and the use situation of the two buildings, the reasonablity of this method is tested.Key words: Layered Foundation Soil, Characteristic Value of Bearing Capacity, Pressure Ratio, Revisory coefficient.0引言所谓地基土承载力是指地基受荷后塑性区限制在一定范围内，保证不产生剪切破坏而丧失稳定，且地基变形不超过容许值时的承载能力1。从概念上讲，地基受荷后容许出现塑性区(必须控制在1/4基础宽度范围内)，但提供的地基土承载力(特别是持力层的承载力)必须满足地基变形要求。设计人员对基础进行承载力设计时，通常只考虑持力层承载力大小，这对于“单一”的均质地层是可行的，但实际上，“单一”均质地层极少，对于层状地基，如基础持力层下土质普遍较好，设计承载力可适当提高(或作为安全储备)，但对于持力层下分布软弱土层，而持力层厚度不足以完全容纳破坏区2(即破坏区延伸到下部软弱土层，如天津滨海地区等)时，其持力层承载力值应进行修正。1均质地基承载力特征值确定方法地基承载力特征值是岩土工程勘察最常见的参数，也是岩土工程勘察报告中最重要的参数之一，它不仅要满足地基承载力设计的要求，使地基保持稳定，同时又要满足地基变形设计的要求，保证建筑物的沉降不致造成结构开裂，满足建筑物的使用要求，因此，勘察报告应准确分析、评价场地的地基承载力。目前地基土承载力特征值主要有三种确定方法： (1)规范查表法天津市岩土工程技术规范（DB29202000）提供的承载力表，粘性土依据孔隙比和液性指数、砂土依据标贯击数、软土依据含水量查表后，再根据当地经验提供。需要说明的是，建筑地基基础设计规范（GB500072002）已取消承载力表，原因是一张表格很难覆盖全国各种地质情况，目的是充分发挥地方经验和勘察单位所取得的地方成功经验确定承载力。(2)载荷试验法用载荷试验确定地基承载力特征值是国内外公认比较准确的一种方法，但载荷试验较复杂，且载荷板影响深度太小，深部土层试验亦很困难，同时载荷试验的沉降与建筑物的实际沉降对比关系还有待进一步的研究，因此，载荷试验无法作为确定地基承载力特征值的常规方法。但对于浅层分布的杂填土及灵敏度较高的软土，或较松散的粉土、冲填土，宜采用载荷试验确定承载力特征值。 (3)C、值计算法 建筑地基基础设计规范(GB500072002)提供了用土的抗剪强度C、值计算地基土承载力特征值公式3：fa=Mbrb+Mdrmd+McCk （1）式中：fa由土的抗剪强度确定的地基承载力特征值； b基础底面宽度，大于6m时按6m取值，对于砂土小于3m时按3m取值； Ck基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值； Mb、Md、Mc承载力系数，按规范表5.2.5确定。2层状地基承载力特征值确定方法迈耶霍夫和汉纳（Hanna A.M.）在1978年对坚实土层下部埋藏着软弱土层这一情况的地基极限承载力进行了研究，并提出了上下两土层联合组成的极限承载力计算公式4，但计算方法很复杂，不利于实际应用。笔者经过对比分析和研究，提出确定层状地基承载力特征值的简便方法如下： 基底到软弱下卧层的临界厚度H0可按下式计算：H00.5Btan(450+1/2) （2）当基底到软弱下卧层的厚度HH0时，可不考虑软弱下卧层影响，当HH0时，应考虑软弱下卧层的影响。引入压力比2NP/(C+qtan) （3） 持力层压力比N1P/(C1+q1tan1) （4）下卧层压力比N2Pz/(C2+q2tan2) （5） 式中：P基底压力； C、土的内聚力、内摩擦角； q土层顶面的有效上覆压力； Pz下卧层顶面的基底压力。 软弱下卧层顶面处的基底压力Pz比均质地基的要小，即产生应力扩散现象5，可按下式计算：Pz=PAB/(A+2Htan1/4 ) (B+2Htan1/4 ) （6） 式中：H下卧层顶面到基础底面的距离； 1持力层土的内摩擦角；A、B基础长度、宽度。设： 修正系数K1(N2/N1-fak2/fak1) （7）则持力层承载力特征值 fakKfak1 （8） 式中：fak 修正后的持力层承载力特征值； fak1持力层的承载力特征值。 3举例验证31场地地质情况 某住宅小区均为6层住宅楼，场地地层水平向分布总体较均匀、稳定，地下水水位在现地表下1.0m左右。各层土物理力学指标如表1。 表1 地层分布及主要物理力学指标表 层号土层名称顶板埋深/m含水量W/%天然容重r/KN/m3孔隙比e塑性指数Ip液性指数Il压塑模量 Es（1-2）/Mpa KPa /度1杂填土1.4016.52素填土2.1033.618.60.9721.30.423.43粉质粘土6.5033.219.20.9714.91.064.621164淤泥质粉质粘土10.5044.118.31.1915.11.372.416125粉质粘土14.3033.419.00.9212.51.236.012256粉质粘土16.0024.219.10.6712.50.635.317227粉质粘土18.7020.319.20.5611.80.386.614278粉 土20.2021.220.00.5814.71133根据天津市岩土工程技术规范（DB29202000）提供的承载力表和地区经验，第3层粉质粘土的承载力特征值为110Kpa，第4层淤泥质粉质粘土的承载力特征值为80Kpa。32基础设计和使用情况设计基础形式均采用筏片基础，以第3层粉质粘土为持力层，基础底板（包括素垫层）位于现地面下1.60m，埋深1.602.10m段采用土石硝换土垫层，期工程（111号楼）持力层承载力特征值（当时叫地基承载力标准值）设计采用110KPa，由于竣工验收时沉降较大，且投入使用后房屋多处开裂，因此，期工程（1224号楼）持力层承载力特征值设计采用95KPa，经过7年使用效果检验，沉降均基本稳定符合天津市岩土工程技术规范（DB29202000）的要求，房屋基本未开裂，满足使用要求。两期代表工程如表2： 表2 、期代表工程及最终沉降值楼号长度/m宽 度/m基础外飞宽度/m设计基底压力/KPa 观测的最终沉降值 /cm最大值最小值平均值 3550125 0601100287196254 16565125150950163117148 33承载力验算 按本文第2条进行持力层地基承载力特征值验证如下：期3号楼：基底到软弱下卧层的临界厚度H00.5Btan(450+1/2)9.09m，基底到软弱下卧层的厚度H4.90mH0，应考虑软弱下卧层的影响。持力层压力比N1P/(C1+q1tan1)110.0 /（2120.82tan160）4.07下卧层顶面的基底压力Pz=PAB/(A+2Htan1/4 ) (B+2Htan1/4 )103.5KPa下卧层压力比N2Pz/(C2+q2tan2)103.5 /（1666.30tan120）3.44 则修正系数K1(N2/N1-fak2/fak1)=0.882 fakKfak1=0.882110=97.0KPa设计实际使用的持力层承载力特征值（110KPa）超过修正后的地基承载力特征值，造成建筑物沉降过大，影响使用。期16号楼：基底到软弱下卧层的临界厚度H00.5Btan(450+1/2)10.28m，基底到软弱下卧层的厚度H4.90mH0，应考虑软弱下卧层的影响。持力层压力比N1P/(C1+q1tan1)95.0 /（2120.82tan160）3.52下卧层顶面的基底压力Pz=PAB/(A+2Htan1/4 ) (B+2Htan1/4 )89.9KPa下卧层压力比N2Pz/(C2+q2tan2)89.9 /（1666.30tan120）2.83 则修正系数K1(N2/N1-fak2/fak1)=0.923 fakKfak1=0.923110=101.5KPa设计实际使用的持力层承载力特征值小于修正后的地基承载力特征值，建筑物沉降总体较小且满足规范要求，使用情况良好。4结论1）在存在软弱下卧层的场地进行基础设计时，持力层承载力特征值的确定应充分考虑软弱下卧层的影响，以保证建筑物的安全使用；2）通过对2栋沉降已稳定的建筑物基础设计验证，本文提供的持力层承载力特征值的确定方法是可行的，能保证建筑物的安全使用；3）由于验证项目较少，夲方法还有待进一步验证。参 考 文 献1