軟質巖石fa的確定方法——以貴陽小河區某廉租住房工程為例

夏江黔，鄭玉元，張高杰

(貴州大學資源與環境工程學院，貴州 貴陽550003)

軟質巖石是指飽和單軸抗壓強度小于或等于30 MPa的巖石，其地基承載力的確定方法目前主要有現場巖基載荷試驗法、標準貫入試驗法、室內飽和單軸抗壓強度試驗法、理論計算法和數值模擬法等方法。現場巖基載荷試驗被公認為是確定巖石地基承載力較為可靠的方法，同時它又是理論計算和數值模擬方法重要的對比依據 ，因此進行現場巖基載荷試驗具有重要的意義。另一方面，《建筑地基基礎設計規范》(GB50007–2002)(以下簡稱“02規范”)規定對完整、較完整和較破碎的巖石地基承載力特征值，可根據室內飽和單軸抗壓強度標準值乘以折減系數確定地基承載力特征值，但明確要求折減系數要由地區經驗確定，而現場巖基載荷試驗是根據室內飽和單軸抗壓強度標準值反算和調整折減系數的重要依據。本文擬對貴陽市小河區某廉租住房工程軟質巖石地基承載力開展試驗研究，以探討其變化規律，并為建立地區性地基承載力經驗計算公式提供依據。

1 工程概況

擬建工程位于貴陽市小河區黔江路貴陽黔江機械廠內，擬建建筑物分為小高層和多層建筑2部分，小高層建筑為－1+11F、多層建筑為－1+6F層，附屬設施為綠化區和小區道路、服務設施等。基礎形式擬采用擴底墩基礎，擬建建筑物最大柱荷載為4 500KN/柱～7 500KN/柱，建筑物對沉降敏感。場地表層為雜填土，粉質粘土，下伏基巖為侏羅系自流井群(J1－2z1)褐紅色粉砂質泥巖、灰綠色泥質砂巖夾紫紅色泥巖組成，巖層產狀為160∠25°，節理裂隙發育，遇水后軟化明顯，失水崩解，巖芯呈砂狀、碎塊狀，少量塊狀、柱狀。

巖體縱波速值2400＜Vp＜2 800m/s，平均值2 650m/s，鉆孔內的實測波速平均值3 280m/s為場地的完整巖體代表值，巖石自然抗壓強度平均值為2.449 Mpa，完整性系數平均值0.657，為較完整的極軟巖，BQ=264.82，巖體基本質量等級為V級。

2 法確定軟質巖地基承載力

在實際工程中，巖石地基承載力特征值可由載荷試驗、巖石單軸抗壓強度、巖石點荷載強度和其他原位測試、公式計算和結合工程實踐經驗等方法綜合確定。

2.1 巖芯天然狀態單軸抗壓強度試驗確定地基承載力

巖石單軸抗壓強度試驗具有操作簡單、周期短成本低的優點，是目前確定巖石地基承載力應用最廣泛的一種方法。對完整、較完整和較破碎的巖石地基承載力特征值，可根據室內飽和單軸抗壓強度按下式計算:

式中，fa為巖石地基承載力特征值(Kpa);frk為巖石飽和單軸抗壓強度標準值(Kpa);Ψr為折減系數。折減系數根據巖體完整程度以及結構面的間距、寬度、產狀和組合，由地區經驗確定。無經驗時，對完整巖體可取0.5，對較完整巖體可取0.2～0.5，對較破碎巖體可取0.1～0.2。但是，在的取值時，人們普遍選取比較保守的值，從而使得計算出來的巖石地基承載力特征值小于實際的巖石承載力，導致安全系數偏于保守。

在場地內取17件巖樣，經統計計算，巖石飽和單軸抗壓強度平均值frm=2.449 Mpa，統計修正系數Ψ=0.882，標準值frk=2.161 Mpa，按完整性系數內查確定折減系數Ψr=0.36，巖石地基承載力特征值 fa=Ψr·frk=0.36×2.161 Mpa=777.6 Kpa。(表 1)

2.2 巖基靜載荷試驗確定地基承載力

由于巖芯天然狀態單軸抗壓強度試驗確定地基承載力局限性，因此可按《建筑地基基礎設計規范》(GB50007－2002)中的巖基載荷試驗方法確定其巖基承載力。

巖基載荷試驗就是在擬建建筑場地上，在巖石地基表層放置一定規格的方形或圓形承壓板，在其上逐級施加荷載，測定相應荷載作用下地基巖體的穩定沉降量，繪制P－S曲線，分析研究巖基的強度與變形的特性，求得巖基極限承載力與變形模量等力學數據。

巖基載荷試驗可不經鉆探取樣，直接測定巖體力學性質，因而比其他試驗更能真實反映巖體的天然結構及天然應力狀態下的特性，測定的巖基承載力特征值也更接近實際。

本文根據相關規范、建筑物結構特征、是否便于試驗正常進行及現場工程地質條件等因素綜合考慮，本次對中風化粉砂質泥巖進行3個巖基載荷試驗點，試驗點位置由勘察人員確定。根據場地巖性，本次試驗選用面積0.07m2的圓形承壓板進行試驗。

表1 粉砂質泥巖巖樣(天然)試驗分析表

2.2.1 測試結果

1#試驗點加載到3900 KPa壓力時，壓力勉強加上而不能保持穩定，試驗終止。觀察P—S曲線，取其曲線起始直線段的終點為比例界限，即比例界限3300 KPa，終止試驗的前一級為極限荷載，即極限荷載為3600 KPa，將極限荷載除以3的安全系數與比例界限的荷載相比較，取小值為該試驗點承載力特征值，即11030201#試驗點承載力特征值為1200 KPa。

2#試驗點加載到4800 KPa壓力時，壓力勉強加上而不能保持穩定，試驗終止。觀察P—S曲線，取其曲線起始直線段的終點為比例界限，即比例界限3200 KPa，終止試驗的前一級為極限荷載，即極限荷載為4400 KPa，將極限荷載除以3的安全系數與比例界限的荷載相比較，取小值為該試驗點承載力特征值，即11030202#試驗點承載力特征值為1467 KPa。

3#試驗點加載到5600 KPa壓力時，壓力勉強加上而不能保持穩定，試驗終止。觀察P—S曲線，取其曲線起始直線段的終點為比例界限，即比例界限4000 KPa，終止試驗的前一級為極限荷載，即極限荷載為5200 KPa，將極限荷載除以3的安全系數與比例界限的荷載相比較，取小值為該試驗點承載力特征值，即11030203#試驗點承載力特征值為1733 KPa。

圖1 1#試驗點巖基載荷荷試驗曲線圖

2.2.2 試驗成果

經現場載荷試驗，“小河區某廉租住房工程”中風化粉砂質泥巖地基各試驗點的承載力特征值為1200～1733 KPa，變形模量為50.85～86.02 MPa。根據《建筑地基基礎設計規范》(GB50007－2002)附錄H H.0.10條，可取承載力特征值最小值作為中風化粉砂質泥巖地基承載力特征值，建議中風化粉砂質泥巖地基承載力特征值:fa=1200 KPa E0=50.85 MPa

3 結論

1)用單軸抗壓強度確定軟質巖石fa存在缺陷，因為折減系數范圍過大，建立的對應關系不夠準確，在實際取值時，人們一般選取比較保守的值，使得巖石地基承載力特征值偏小，從而提高了建筑物的造價。

2)試驗成果資料顯示:巖基載荷試驗得到的fa是用單軸抗壓強度試驗確定的fa的1.54倍。采用巖基載荷試驗可充分挖掘軟質巖石地基承載能力，節省基礎工程費用。

圖2 2#試驗點巖基載荷荷試驗曲線圖

圖3 3#試驗點巖基載荷荷試驗曲線圖

[1]工程地質手冊編委會.工程地質手冊(第四版)[M].北京:中國建筑工業出版社.2007.

[2]建筑地基基礎設計規范(GB50007一2002)[S].北京:中國建筑工業出版社.2002.

[3]王林華.巖基靜載荷試驗及其結果分析[J].安徽農學通報.2007.13(13):186－187.

[4]韋大仕，紅層——軟巖地基承載力確定方法的研究[D].中南大學碩士論文.2005.

[5]呂軍.廣州地區軟巖承載力的討論[J].巖土工程技術.2002.1:3－7.