岩体地基承载力确定方法应用对比研究

1、    岩体地基承载力确定方法应用对比研究    完颜亚飞【摘 要】：岩石地基承载力的确定方法国内外差异较大，缺乏普遍统一（通用）的标准。本文总结了岩体地基常用的确定方法，即原位试验法、地基规范查表法、理论公式计算法。侧重于实际应用，便于工程设计人员结合工程基本条件及工程要求提供合理的岩体地基承载力值。【关键词】：岩体地基承载力；载荷试验；理论公式【前言】：地基承受荷载的能力称为地基的承载力。地基承载力通常区分为两种承载力，一种称为极限承载力，它是指地基即将丧失稳定性时的承载力。另一种称为容许承载力，它是指地基稳定有足够的安全度并且变形控制在建筑物容许范

2、围内时的承载力。影响地基承载力的因素很多，除地基岩土体的性质外，还与基础的埋置深度、宽度、形状有关。容许承载力则还与建筑物的结构特性有关。地基的容许承载力有基本值（f_0）、标准值（f_k）和设计值（f）之分。基本值是指有关规范规定的特定基础深度和埋深的地基承载力；标准值是按标准测试方法确定并经统计处理后的承载力值，标准值也称为特征值；设计值是在标准值的基础上按基础埋置深度和宽度修正后的地基承载力值或按理论公式计算到的承载力值。地基承载力的确定一般有三种途径，分别为原位试验法、地基相关规范查表法、理论公式计算法。、原位试验法原位实验法获得岩体地基承载力特征值通常通过平板载荷试验（plt）确定。

3、平板载荷试验（plt）是在一定面积的刚性承压板上加荷，通过承压板向地基逐级加荷，测定地基的压力与变形特性的原位测试方法。它反映承压板下1.52.0倍承压板直径或宽度范围内，地基强度、变形的综合性状。岩土工程勘察规范（gb50021-2001）规定，载荷试验应布置在有代表性的地点，每个场地不宜小于3个点，当场地内岩土体不均匀时，应适当增加试验点。通过载荷试验测得压力-沉降（p-s）曲线，p-s曲线上起始直线段的终点为比例界限（即临塑荷载），符合终止加载条件的前一级荷载为极限荷载。将极限荷载除以安全系数（一般取3），所得值与对应于比例界限的荷载相比较，取小值。岩体地基承载力不进行深宽修正。公路桥涵

4、地基与基础设计规范根据公路桥涵地基与基础设计规范 jtg d63-2007，一般岩石地基可根据强度等级、节理发育情况确定承载力基本容许值，对于复杂的岩层（如溶洞、断层、软弱夹层、易溶岩石、软化岩石等）应按各项因素综合确定。岩体地基承载力基本值（f_k/kpa）经验取值范围如下表：建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（gbj-89）主要结合岩体的风化程度与坚硬程度进行建议，所推荐的地基岩体承载力标准值（f_k/kpa）见下表：水力发电工程地质勘察规范根据水力发电工程地质勘察规范 gb50287-2006，坝基岩体允许承载力宜根据岩石饱和单轴抗压强度，结合岩体结构、裂隙发育程度，做相应折减后确

5、定地质建议值。岩体承载力估算可参照坝基岩体容许承载力经验取值表格，见下表：根据建筑地基基础设计规范gb50007-2002，对完整、较完整和较破碎的岩石地基承载力特征值，可根据室内饱和单轴抗压强度按下式计算：f_a=_r?f_rk式中：f_a为岩石地基承载力特征值，f_rk为饱和单轴抗压强度标准值，_r为折减系数。根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和组合，由地区经验确定。无经验时，对完整岩体可取0.5；对较完整岩体可取0.20.5；对较破碎岩体可取0.10.2。加拿大基础工程手册加拿大基础工程手册规定结构面间距大于0.3m的岩体为完整岩体。针对完整岩体，当结构面是闭合并且产状是有利的

6、情况时（比如层面垂直于基础底面，结构面没有张开等），岩体基础的力学性能一般是超过设计要求的。在这种条件下，容许承载力可以通过以下的经验关系估算：q_a=k_sp×q_u 式中，q_a 为设计容许承载力；q_u为岩石无侧限抗压强度；k_sp为包含了安全系数为3的经验折减系数，一般取值范围0.10.4，具体取值参考下表：如果岩石材料非常差，比如结构面（节理）非常发育、岩体非常破碎或者全强风化，通常的做法是将岩体视为土体考虑，按常规土力学的理论设计基础，进行承载力计算。岩石地基工程设计手册（usace）美标岩体承载力计算方法基于极限平衡理论，适用于结构基础直接坐落于岩体上或浅基础（基础埋深

7、小于四倍的基础宽度）。首先应根据地基的岩体条件判断地基可能的破坏模式，岩体条件一般分为四种类型，分别为完整岩体、节理岩体、互层岩体、破碎岩体。根据岩体条件具体细分为九种破坏模式，对应相应的计算公式。结论岩基在荷载作用下其变形量的大小或破坏的方式受岩体自身结构条件、力学性质及受力情况等多方面因素制约。所以，針对不同的地质条件确定地基岩体承载力的方法也有所不同。岩体地基的基本特点是强度高、抗变形能力强，由于岩体中存在着各种结构面，导致其结构的不均一。岩基的变形不仅由岩体的弹性变形和塑形变形引起，而且还会沿某些结构面发生剪切破坏而引起较大的基础沉降和基础滑移。美标规范中岩体地基容许承载力计算方法相对

8、繁琐，并应注意其适用条件，计算结果一般高于国内经验关系取值，当安全系数取值为4时，与国内经验关系取值结果相当。由于国内岩体地基承载力经验关系取值方法尚未在国际上充分推广认可，而美标规范在国际上权威性较高，在不具备进行载荷试验等现场原位试验的情况下，可根据美标规范中岩体地基承载力计算方法确定岩体地基承载力。【参考文献】：岩体力学（刘佑荣等，1999）；建筑地基基础设计规范（gbj-89、gb50007-2002）；岩土工程勘察规范（gb50021-2001）；公路桥涵地基与基础设计规范（jtg d63-2007）；水力发电工程地质勘察规范（gb50287-2006）；加拿大基础工程手册（2006）；岩石地基工程设计手册（usace 1994）。endprint中国绿色画