基于復雜地質條件的巖石地基承載力特征值fa確定

康 朝 勇

(貴州省有色金屬和核工業地質勘查局地質勘測設計院，貴州 貴陽 550005)

在貴州地區，高層建筑之中經常會使用巖石地層作為其持力層，從而確定基于復雜巖石地層作為持力層的承載力特征值，這對于工程建設具有重要的意義。本文選自貴陽市小河區龍王村地塊改造項目商住樓一期工程為例，項目本身選擇框架剪力墻結構。因為場地之中巖土種類較多，再加上地質條件復雜，在建設過程中選擇巖石地基作為持力層，所以，還需要在實際的建設之中合理的考慮多方面因素。

1 場區工程地質概況

建設場地位于貴陽市小河區花溪大道東側，屬河谷侵蝕階地地貌，地面標高1 081.0 m～1 086.9 m。場地包含第四系雜填土(Qml)、粘土(Qel+dl)及三疊系中統松子坎組(T2sz)軟硬相間巖層，巖層單斜產出，產狀陡傾，95°∠72°～85°。

2 地基承載力的確定

2.1 巖體質量等級分類

采取Ⅰ工程地質區泥質白云巖樣10件(平均波速值為4 460 m/s)、白云巖樣6件(平均波速值5 906 m/s)，Ⅱ工程地質區灰巖樣7件(平均波速值6 364 m/s)，將其作室內巖塊波速值測試。其波速代表值選擇Ⅰ工程地質區泥質白云巖和白云巖以及Ⅱ工程地質區灰巖完整巖石[1]。

2.2 原位測試

選擇靜載試驗，分別設置Ⅱ01，Ⅱ02，Ⅱ03，Ⅱ04四個測試點位。

靜載荷試驗確定承載力特征值與變形模量：

1)變形計算。

變形模量計算公式：

E0=I0(1-μ2)pd/S計算。

其中，I0為鋼性承壓板形狀系數，其圓形的承壓板取值0.785；P為P—S曲線性段壓力；S為P對應的沉降量；d為承壓板直徑；μ為泊松比，基于地區實際情況，μ取0.30。

2)承載力特征值取值與變形模量計算，見表1。

3)試驗結果分析評價。

表1 承載力特征值與變形模量

就試驗結果來看，Ⅰ 區的試驗點地基的變形模量為134 MPa～198 MPa，其承載力特征值為1 400 kPa～1 600 kPa。通過分析，最終選擇1 400 kPa的地基承載力特征值以及134 MPa的變形模量。

2.3 室內巖樣試驗結合經驗公式確定地基承載力特征值

2.3.1Ⅰ區

Ⅰ工程區持力層：中風化泥質白云巖、中風化泥質白云巖夾中厚層白云巖，其質量等級Ⅲ級。在經過單軸的抗壓強度試驗以及室內飽和試驗之后，通過公式fa=ψr·frk就可以計算出地基承載力特征值[2]。

在統計分析過程中，選擇20件中風化中厚層泥質白云巖樣，其區間值在7.40 MPa～17.25 MPa之間，標準值選擇11.23 kPa；按照室內的試驗以及聲波的測試，其完成性的得指數在0.36～0.54之間，平均值選擇0.48，其本身為相對破碎的巖體類型，其質量為Ⅲ級。結合工程地質勘察的實際經驗，選擇0.11的折減系數，其承載力特征值經過計算為1 235 kPa。

在統計分析過程中，選擇9件中風化中厚層白云巖樣，其區間值在21.01 MPa～28.68 MPa之間，標準值選擇23.47 kPa；按照室內的試驗以及聲波的測試，其完成性的得指數在0.55～0.68之間，平均值選擇0.63，其本身為完整的巖體類型，其質量為Ⅱ級。結合工程地質勘察的實際經驗，選擇0.20的折減系數，其承載力特征值經過計算為4 694 kPa。

考慮到Ⅰ區的持力層出現韻律沉積的情況，如圖1所示，按照具體的技術規范來計算其承載力特征綜合值：

其中，hy為硬層厚度比，hy=dy/∑d，取平均值1/4;dy為硬層厚度;∑d為硬層與軟層的總厚(fay/far)。

n=fay/far=4 694/1 400=3.35，經過計算，得出k=0.036，將結果代入faz=far+k(fay-far)=1 527 kPa(k值需要考慮實際的厚度來針對性調整)，該處的far屬于軟巖泥質白云巖的承載力特征值，選取的載荷試驗結果為1 400 kPa，fay屬于硬巖白云巖的承載力特征值4 694 kPa。

2.3.2Ⅱ區

就鉆探以及聲波測試的結果來看，Ⅱ區持力層本身屬于相對完整的中風化灰巖，在經過單軸的抗壓強度試驗以及室內飽和試驗之后，通過公式fa=ψr·frk就可以計算出地基承載力特征值。

在統計分析過程中，選擇7件中風化灰巖，其區間值在30.75 kPa～38.86 kPa之間，標準值選擇33.35 kPa；按照室內的試驗以及聲波的測試，其完成性的得指數在0.59～0.66之間，平均值選擇0.61，其巖體質量為Ⅲ級。結合工程地質勘察的實際經驗，選擇0.20的折減系數，其承載力特征值經過計算為6 670 kPa。

經過上述的Fenix，其改造項目的指標如下：

中風化泥質白云巖承載力特征值為fa=1 400 kPa，變形模量為134 kPa；中風化白云巖承載力特征值為fa=4 500 kPa；當hy取1/4時，計算k=0.036，中風化泥質白云巖夾白云巖的承載力綜合特征值為faz=1 500 kPa(k值需要考慮實際的厚度來針對性調整)[3]。

2.3.3Ⅲ區

中風化灰巖承載力特征值fa=6 000 kPa，以室內的巖樣試驗的確定為主。

3 結語

通過本文的分析，希望可以提供地基各個巖質單元安全、可靠、經濟的設計參數，并且研究了復雜巖石地層直接作為高層建筑巖石地基持力層的承載力特征值的合理確定，這樣就可以為今后相應工程的建設提供實際的借鑒基礎。

參考文獻:

[1] 湯達前.勘察實踐中地基承載力特征值的確定[J].工程技術，2016(6)：32-40.

[2] 曹建強.軟質巖巖石地基承載力確定方法與適用條件分析[J].西部探礦工程，2018(1)：19-22.

[3] 韓 磊.有關地基承載力的討論[J].建筑技術開發，2017(21)：13-14.