軟土地基承載力不同確定方法的對比分析

秦 振 華

(上海申元巖土工程有限公司(上海地下空間與工程設(shè)計研究院)，上海　200011)

1　概述

地基承載力的確定對于工程安全和建設(shè)成本具有很大影響。建筑工程中，由于勘察設(shè)計不當(dāng)，造成工程事故的案例很多；另外，由于確定地基巖土參數(shù)時影響因素較多，有時又比較保守[1]，導(dǎo)致施工成本過高造成嚴(yán)重浪費的工程案例也存在。其中地基承載力的確定不當(dāng)，導(dǎo)致勘察時提供的承載力參數(shù)不對，概念不清導(dǎo)致工程失誤是重要原因之一。

本文將對目前常用的地基承載力確定方法[2-4]進行全面剖析，對比分析各方法的適用條件、計算過程及結(jié)果處理等。

2　理論公式計算法

2.1　臨塑荷載和塑性荷載計算

(1)

2.2　極限承載力理論計算

普朗特爾根據(jù)塑性力學(xué)得到極限荷載的理論公式。賴斯納、泰勒對普朗特爾的極限荷載理論公式進行了修正[5]，得到以下計算公式：

(2)

參考以前的科研成果，思凱普頓給出矩形基礎(chǔ)下地基承載力公式：

(3)

太沙基根據(jù)普朗特爾的概念，導(dǎo)出了考慮地基土自重影響的極限荷載公式:

(4)

3　規(guī)范查表法

GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范5.2.1規(guī)定，當(dāng)偏心距e小于或等于0.033倍基礎(chǔ)地面寬度時，根據(jù)土的抗剪強度指標(biāo)按5.2.5確定地基承載力特征值[6]。

《工程地質(zhì)手冊》(第四版)及JTG D63—2007公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范均給出了確定地基承載力的不同方法。

4　原位測試法

原位測試法主要包括平板載荷試驗、靜力觸探試驗、旁壓試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、動力觸探試驗等。前三種試驗得出的數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確可靠。動力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗過程中對土體的擾動較大，影響了土體的原狀結(jié)構(gòu)，造成試驗數(shù)據(jù)的較離散。

5　工程實例

5.1　虹橋某項目測試數(shù)據(jù)分析

虹橋某項目對天然地基進行平板載荷試驗、靜力觸探試驗及室內(nèi)土工試驗，用以判定不同地層的承載力狀況。場地鉆孔揭示的土層及部分物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

平板載荷試驗p—s曲線見圖1。最大加載量為280 kPa，最大沉降量為70.73 mm。取248 kPa為地基承載力極限值；取127 kPa為承載力特征值；取地基承載力極限值的一半124 kPa為承載力設(shè)計值。

表1　鉆孔揭示的土層分布及基本物理力學(xué)指標(biāo)(一)

根據(jù)靜力觸探比貫入阻力、抗剪強度指標(biāo)以及平板載荷試驗得出的承載力對比見表2。

表2　不同檢測方法得出的承載力對比表(一)

由表2可以看出，對于②-1粉質(zhì)粘土層，抗剪強度指標(biāo)及靜力觸探試驗得出的承載力比平板載荷試驗得出的承載力偏大，靜力觸探得出的承載力更接近載荷試驗得出的承載力，這是因為抗剪強度指標(biāo)是取土樣后由室內(nèi)土工試驗得出的，這期間對土樣不可避免的擾動，使得數(shù)據(jù)偏離了真實值。這說明原位測試中，靜力觸探對土樣的擾動比較小，測試結(jié)果較為可靠。

5.2　浦東某項目測試數(shù)據(jù)分析

浦東某項目對天然地基進行平板載荷試驗、靜力觸探試驗及室內(nèi)土工試驗，用以判定不同地層的承載力狀況。場地鉆孔揭示的土層及部分物理力學(xué)指標(biāo)見表3。

表3　鉆孔揭示的土層分布及基本物理力學(xué)指標(biāo)(二)

平板載荷試驗采用慢速維持荷載法，方形荷載板，板面積為0.5 m2，板寬0.707 m，p—s曲線見圖2。最大加載量為280 kPa，最大沉降量為53.33 mm。取276 kPa為地基承載力極限值；取126 kPa為承載力特征值；取地基承載力極限值的一半138 kPa為承載力設(shè)計值。

根據(jù)靜力觸探比貫入阻力、抗剪強度指標(biāo)以及平板載荷試驗得出的承載力對比見表4。

表4　不同檢測方法得出的承載力對比表(二)

由表4可以看出，對于②-1粘土層，平板載荷試驗得出的承載力設(shè)計值偏大，但總體來說各種檢測方法得出的承載力值較為接近，承載力特征值與設(shè)計值也很接近。這說明在不考慮基礎(chǔ)埋深影響時，承載力特征值與設(shè)計值是基本一致的。

6　結(jié)語

本文主要對目前常用的幾種地基承載力確定方法進行了敘述及分析，主要結(jié)論如下：

參考文獻: