巖石地基基礎的特性研究

【摘要】當前，在工程建設中，較大荷載的高層建筑的基礎多采用巖石地基上的擴展基礎。運用現(xiàn)行的設計規(guī)范計算巖石地基上的擴展基礎鋼筋用量需求是較大的，因此致使其建筑造價較高，計算方法缺乏實際的理論依據(jù)，為了逐步完善基礎設計的理論，在保證現(xiàn)行規(guī)范的基礎上，要不斷的研究巖石地基上的擴展基礎的基地反力分布以及擴展基礎的破環(huán)模式。

【關鍵字】巖石地基；擴展基礎受力；特性

地基基礎對于整個建筑的穩(wěn)定性有著重要的影響，為保證建筑的安全可靠性，并有效的降低建筑的造價，設計合理的地基基礎是關鍵。擴展基礎是現(xiàn)在高層建筑中常見的一種基礎形式，在很多山區(qū)建筑中，巖石地基更為盛行，巖石基礎比一般基礎的承載能力高，其基地反力以及受力的特點不同于土質地基，為了逐步完善基礎設計理論，就要對巖石地基的基地反力進行研究。

1 巖石地基基礎理論

1.1巖石分類

巖石的分類對地基承載力具有非常重要的意義。對巖石的分類大多按其形成原因、風化的程度、巖石硬度、飽水軟化程度進行劃分，其中巖石硬度和飽水軟化程度是巖體作為建筑地基所需考慮的重要因素。按巖體的穩(wěn)定程度把工程巖體分為不同的巖體工程級別。

巖石類型的劃分有不同的劃分標準。巖石硬度分為硬質巖、軟質巖和極軟巖，硬質巖又分為堅硬巖和較硬巖，軟質巖包括較軟巖和軟巖。其中硬質巖在敲擊時會有清脆的聲音，會回彈震手，一般無吸水現(xiàn)象；軟質巖敲擊時聲音沉悶，無回彈，吸水較強；極軟巖一經(jīng)敲擊即碎，遇水成團。巖石完整程度按完整指數(shù)劃分為5中類型，分別是完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎。巖石質量分類結合巖石硬度和巖石完整性劃分，分別對不同硬度的巖石進行完成程度劃分，把巖石質量等級分為5個等級，其中完整的堅硬巖為質量最好巖體，較破碎軟巖程度以下和極破碎巖體均為質量最差。巖石按風化程度分為未風化、微風化、中等風化、強風化、全風化和殘積土，主要依據(jù)風化程度指標波速比和風化系數(shù)進行評價。

1.2確定巖石地基承載力

巖石的地基承載力是指單位面積的巖石地基所能承載的最大荷載力，其確定的方法是多樣的，可以依據(jù)施工現(xiàn)場的各種指標進行確定，比如巖石的類別、巖石的完整程度和巖石的風化程度，也可以通過現(xiàn)有的理論依據(jù)進行計算確定。這些方法運用簡單有效，具有一定的代表性，但準確性不高。一般來說，要想獲得較為準確的巖石地基所能承受的荷載力大小，是要通過巖石荷載的現(xiàn)場實驗或者是室內(nèi)飽和單軸抗壓強度實驗進行確定。

2 巖石地基上基礎基底的反力分布

建筑基礎地基荷載里的大小計算在很大程度上受基礎的基地反力分布的影響，最終會間接的影響到基礎結構的設計，對巖石地基上基礎基地反力的分布情況進行充分的了解，對其與土質地基進行比較，從而完善建筑地基基礎的設計理論。

2.1 土質地基基礎基地反力分布

土質地基中包含空氣、土顆粒和一定液體，被成為三相體。在土質地基基礎中由于土的壓縮性，致使其相對于巖石基礎所能承載的荷載力較小。土質地基較為普遍，由此對于土質地基基礎基地反力分布的研究較為容易，實驗數(shù)據(jù)理論性較高，在經(jīng)過大量的實驗以及數(shù)據(jù)分析后，獲得很多成果。土質地基的基礎，是一種具有剛度的基礎，抗彎剛度較強，在基礎受力后能將所受何在通過基礎的基地中部集中轉移至基地的邊緣，從而使得地基基礎的基地反力分布呈現(xiàn)均勻狀態(tài)。在土質地基承受較為均勻的荷載狀況下，基礎剛度比土質地基大，由此使得基地反力呈現(xiàn)邊緣大，中心小的狀態(tài)，但是土具有明顯的塑性，基礎邊緣的基地土在受力后因其塑性產(chǎn)生變形，從而致使地基的基地反力發(fā)生改變，基礎邊緣所承載的作用力不斷減小，基礎中部的承載力不斷增加。隨著建筑的逐漸施工，地基承受的荷載力不斷增加，地基基礎不斷發(fā)生塑性變化，土質地基的地基反力分布也不斷的發(fā)生變化，最終呈現(xiàn)接近直線分布。土質基礎的基地反力分布也受土質特性以及荷載力大小的影響。

2.2 巖石地基基礎基地反力分布

巖石地基與土質地基比較，擁有較高的承載能力，因石料含量較高，地基的壓縮性較低，地基發(fā)剛度較強。就目前的研究現(xiàn)狀來說，巖石地基的基地反力分布的確定都是以彈性理論為研究基礎，通常都是將巖石地基作為平面彈性體進行計算。巖石地基的基礎在受到荷載力后，因其剛度較之地基比較小，中心荷載力只能轉移到基地接收荷載力的周圍位置，不能進行大范圍的邊緣擴散，其轉移的面積較小。若巖石基礎所受到的荷載力是均勻的，基礎具有絕對的剛性，根據(jù)彈性理論的計算，大致可以確定巖石基礎的基地反力分布在基礎的邊緣，但是在實際的巖石基礎中，絕對的剛性是不存在的，由此彈性理論不能完全的適用于所有的巖石基礎，處于邊緣的基礎在受到荷載力的作用下，會發(fā)生較小的塑性變形，致使該部分的作用力發(fā)生改變。巖石地基抗塑性變形的作用力較大，在邊緣部位發(fā)生的重分布作用力不會呈現(xiàn)線性的分布，基礎邊緣相對于基礎中心具有明顯的作用力。處于相同巖石位置的建筑物地基，擁有相同的擴展式基礎，在一定的荷載力下，其基底分離分布基本上是相同的，這種情況是巖石地基不同于土質地基的重要區(qū)分點。巖石地基基底反力分布的情況同時也受到荷載大小的影響。

3 巖石地基上基礎的破壞形式

巖石地基上擴展式基礎的破壞形式分為梯形破壞與井字形破壞。梯形破壞是地基基礎演四角破裂，直到整個基礎遭遇破壞，在獨立基礎中，基礎可以視為與四周相連的雙向板，作用于板上的荷載力越來越大，基礎內(nèi)部的鋼筋受荷載力的影響，逐漸失去剛度與強度，致使板失去承載作用力的能力，針對每一個破壞機構都可計算出一個相對應的破壞荷載。井字形破壞，是基礎劃分為各小方塊形，在基礎的符合面積中，出現(xiàn)一側方塊在荷載里的作用下發(fā)生破壞，直到基礎破壞。井字形模式在歐洲國家較為普遍看，而我國則傾向與采用梯形破壞模式。

4 結束語

巖石地基上基礎的基地反力分布以及破壞形式研究對于完善我國建筑技術設計理論有著重要的意義，巖石地基基礎的基地反力分布由多種因素影響，在將其與土質地基的基地反力分布進行比較后，可以得出巖石地基引起塑性較小，架越效果小，因此其基地反力分布基本呈現(xiàn)的是地基的邊緣大，兩邊較小，但是地基的中部又比較大的一種曲線線狀分布。

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作者簡介：龍銳（1976-）、男、漢族，廣西崇左人、桂林理工大學博文管理學院教師、在職研究生、研究方向為土木工程。