地基承载力特征值辨析

维普资讯 http://www.cqvip.com 总第１１８期　２００６年第２期　西部探矿工程　ＷＥＳＴ－－ＣＨＩＮＡ　ＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＥＮ　骶Ｒ　Ｇ　ｓｅｒｉｅｓ　Ｎｏ．１】８　　，：　文章编号：１ＯＯ４—５７１６（２ＯＯ６）Ｏ２一Ｏ０５８一Ｏ２　中图分类号：ＴＵ４３１文献标识码：Ｂ　地基承载力特征值辨析　杨俊彪　（中铁１７局第三工程有限公司，河北石家庄０５００８１）　摘要：针对２００２年《建筑地基基础设计规范》中地基承栽力特征值与８９规范地基承载力标准值的不同提法，对承载力　不同术语的理解进行了分析，明确了８９规范中的地基承栽力标准值就是２００２年规范中地基承栽力特征值。　关键词：地基承栽力；客许承载力；特征值，规范　任何建筑物的地基基础设计必须满足地基承载力、变形和　稳定性要求。２００２年版《建筑地基基础设计规范》［１］提出了地基　承载力特征值一词，用以表示正常使用极限状态计算时采用的　铁道部规范［３］中还有地基基本承载力ａｏ，它是指地质简单　的桥涵地基的承载力。当满足基础宽度ｂ≤２ｍ、埋置深度ｈ＞３ｍ　时，查表所得地基基本承载力的值即为地基容许承载力的值，当　基础宽度Ｊ２ｍ或基础底面的埋置深度Ｊ大于３ｍ，且Ｊ４ｍ时，地　基容许承载力按公式计算　这种提法仔细阅读易于理解。如果　地基承载力和单桩承载力的值。它与以往规范及其它文献中地　基承载力标准值是怎样的关系？该如何理解呢？　Ｉ确定地基承载力　Ｉ．Ｉ地基承载力的几个术语　载力和容许承载力，前者指地基即将丧失稳定性时的承载力，后　再提出类似基本容许承载力［４］之类的术语，又会给人以厕蛇添　足之感，令人费解。而交通部的规范『５　则简单得多，仅有地基的　１．２地基承载力确定方法　地基承受荷载的能力称为地基的承载力。通常分为极限承　容许承载力，相对来说，较容易理解。　者指地基稳定有足够的安全度并且控制在建筑物容许范围内时　的承载力口］。　合理地确定地基的容许承载力是进行地基基础设计的关　键　人们在长期的工程实践中总结出了许多确定地基容许承载　殷宗泽．土工原理与计算（第二版）Ｉ－Ｍ－］．北京：中国水利水　利用岩土工程通用软件ＦＬＡＣ分别使用小变形和大变形的　［５］钱家欢，计算模式对负压下软土固结性状做了数值模拟，主要包括软土的　电出版社。２００３，３．　６３赵维炳，陈永辉，龚友平．平面应变有限元分析中砂井的处理方法　固结沉降和排水圊结过程中土体孔隙水压力的变化情况，并将两　［种不同模式下的沉降计算结果同实测数据进行对比分析。得到了　以下结论：　［Ｊ］．水利学报，１９９８，６：５３～５７．　Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ＡｎａｌｙＭｓ　ｏｆ　Ｌａｒｇｅ　Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　（１）大变形模式下的沉降计算结果与实测数据更加接近，说明　当固结应变较大时，应当采用大变形来进行固结分析更加合理；　（２）大变形分析沉降小于小变形法，通常的小变形有限元计　算出来的软基沉降将高估软基的沉降值；　ＯｔＳｏｆｔＳｏＩｌ　ｕｎｄｅｒＮｅｇａｔｉｖｅＰｒ￣ｃｖｓｉｌｒｅ　ＦＡＮＧ　ＪＵ－ｓｏｎｇ１．ＧＡ０　Ｍｉｎｇ－ｊｕｎ２　（１．Ｙａｎｇｐｕ　Ｂｒａｎｃｈ・Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ。Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００４３８，Ｃｈｉｒ￣；　（３）大变形法计算出的孔压曲线符合实际情况，证明了大变　形计算方法在孔压分析方面的可靠性；　（４）应用拖带坐标系、随材料与网格变形不断更新坐标的大　变形数值技术，对负压下软土固结性状进行数值模拟，展示了大　２．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｅｎ［ｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ｈｅｈａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎ口　ｉｎｇ　Ｊｉａｎｇｓｕ　２１００９￣，Ｃｈｉｎａ）　●　变形理论在软土大应变研究中的广阔应用前景。　参考文献：　Ａｂｓｔｒａｃｔ；Ｔｈｅ　ｌａｒｇｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｓｏｆｔ　ｓｏｉｌ　Ｏｃｃｕｒｓ　ｗｈｅｎ　ｉｔ　ｉｓ　ｄｒａｉｎｅｄ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ　ｕｎｄｅｒ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｉｔ　ｄｏｅｓ　ｂｅｌｏｎｇ　ｔｏ　ｌａｒｇｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｅ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｓｏｆｔ　ｓｏｉｌ　ｕｎｄｅｒ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｉｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ　ｄｅｆｏｒｍ—　Ｅｌｉ朱平，闰澍旺，刘润，等．真空预压法加固路堤软基的工程实例分析　［Ｊ］．岩土工程学报，２００３，２５（４）；５０８￣５１０．　［２］谢永利．大变形固结理论及其有限元法ＥＭ］．北京：人民交通出版　社，１９９８，１１．．　ａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｍａｌｌ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ，ｍａｉｎｌｙ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ　ｓｅｔ　ｔｌｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｐｏｒｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｎｎｔ　ｍｏｒｅｏｖｅｒ　ｂｙ　ｏｍｐａｒｉｃｏｎ　ｗｉｓｔｈ　ｆｉｅｌｄ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｄａｔａ，ｉｔ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｆｏｕｎｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｅａｌｃｕｌａｔ　ｉｎｇ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｌａｒｇｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｒｅ　ｅｖｅｎ　ｍｏｒｅ　ｉｎ　ａｃ－　ｏｒｄ　ｗｉｃｔｈ　ｐｒａｃｔｉｃｅ．　［３］王泳嘉，邢纪波．离散单元法同拉格朗日元法及其在岩土力学中的　应用［Ｊ］．岩土力学，１９９５，１６（２）：ｌ１～１４．　［４３　Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ．ＦＩ　ＡＣ２ＤＵｓｅｒｓ　Ｍａｎｕａ１．ｈａｓｃａ　Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ．ＵＳＡ：　Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ，１９９６．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ；ｓｏｆｔ　ｓｏｉｌ；ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｌａｒｇｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎＩ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ａ　ｎａｌｙｓｉｓ　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００６年　第２期　杨俊彪：地基承载力特征值辨析　５９　力的方法，归纳如下ｃ‘］；①按控制地基中塑性区开展深度的方法Ｉ　对应于ｐ—ｓ曲线上起始直线段的终点比例界限；符合终止　②按理论公式推求地基的极限荷载　再除以安全系数的方法Ｉ　加载条件的前一级荷载为极限荷载。将极限荷载除以３的安全　取小值，为地基承　③按规范提供的经验公式确定地基的容许承载力；④按原位测试　系数，所得值与对应于比例界限的荷载相比较，的方法确定地基的容许承载力。　载力特征值。　２００２年规范确定地基承载力的方法如下［ｅ］：　地基设计时，对土质地基应进行基础埋深和宽度修正，对岩　（１）根据载荷试验ｐ—ｓ曲线确定。如果ｐ—Ｓ曲线是典型　质地基，不进行深宽修正。　例如岩土工程勘察报告所提供的地基承载力特征值ｆａ是由　及由此而累积的经验值。它相应于载荷试验时地基土压力变形　的，在曲线上能够明显地区分三个阶段，则可以较方便地定出该　地基的比例界限荷载ｐ　和极限承载力　有明显的三个阶段，这时根据实践经验，可以取对应于沉降ｓ　如果ｐ—ｓ曲线上没　载荷试验直接测定或由其与原位测试试验的相关关系间接推定　０．Ｏｌ～Ｏ．０２ｂ（ｂ为荷载板宽度或直径）时的荷载作为地基承载　曲线上线性变形段内某一规定变形所对应的压力值，其最大值不　力。　（２）根据设计规范确定。《建筑地基基础设计规范》ｒ１］中给　出了各类土的地基承载力经验值。这些表是根据在各类土上所　做的大量载荷试验资料，以及工程经验经过统计分析而得到的。　（３）根据地基承载力理论公式确定。根据土力学理论，地基　承载力有许多理论公式，如地基中的应力分布和土的极限平衡状　态理论可以得到基础下塑性区开展的最大深度　一（ｚ是从基底　算起）。　一Ｏ时（也即地基中即将发生塑性区时）相应的荷载　就是比例界限，也称为临塑荷载（用阽表示）。当允许地基中塑　性区开展到一定范围时相应的荷载称为临界荷载，如果　＝　１／４，临界荷载用ｐｌ／４表示。《建筑地基基础设计规范》（ＧＢ５０００７　－２００２）中计算地基承载力的理论公式是经过经验修正的Ｐ　／４公　式。对于极限承载力，由于问题的复杂性，目前尚无严格的一般　解析解。但在采用不同的假定条件下，可导得许多极限承载力公　式，如普朗特尔地基极限承载力公式、斯肯普顿地基极限承载力　公式、太沙基地基极限承载力公式等。　２地基承载力特征值的确定　２．１地基承载力特征值ｆ－的确定　对于钢筋混凝土结构和砌体结构，相应于某一强度等级　就有一个确定的标准值和设计值。而地基承载力的性质与之　完全不同，它不仅与土质、土层埋藏顺序有关，而且与基础底　面的形状、大小、埋深、上部结构对变形的适应程度、地下水位　的升降、地区经验的差别等等有关。土是一种大变形材料，当　荷载增加时，随着地基变形的相应增长，地基承载力也在逐渐　加大，很难界定出一个真正的“极限值”，而对于从公式中计算　得出的承载力，当采用不同的岩土参数，不同的经验或理论公　式，可以得出不同的值。　《建筑地基基础设计规范》［１］规定，地基承载力特征值可由载　荷试验或勘察原位测试、公式计算、并结合工程实践经验等方法　综合确定。对土质地基载荷试验承载力特征值的取值方法规定　为：　（１）当ｐ—Ｓ曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷　载值；　（２）当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的２倍时，取极　限荷载值的一半；　（３）当不能按上述两点确定时，如压板面积为０．２５～　０．５０ｍ２，可取ｓ＝Ｏ．Ｏ１～Ｏ．０１５所对应的荷载，但其值不应大于最　大加载量的一半。　对岩质地基的规定为：　应超过该压力变形曲线上的比划例界限值。因此，地基承载力特　征值ｆａ乃是一个对应于基本条件下的值，它的准确性与勘察人　员所依据资料的多寡和本身的技术水平及当地的经验有关。而　将它用于做地基基础设计时应该还有一个深度和宽度修正问题　须考虑。　２．２承载力标准值与特征值的关系　工程建设标准化体现了国家对于工程建设管理的技术经济　政策和法制化管理的原则，因此标准化工作与国家的经济体制有　着密切的关系［”。我国规范中“标准值”的含义可以有特征值、公　称值、名义值、标定值四种，国际标准中相应的术语译为“特征值”　（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｖａｌｕｅ），该值的确定可以是统计得出，也可以是传　统经验值或某一物理量限定的值。《建筑地基基础设计规范》Ｌ１］　采用“特征值”一词，用以表示正常使用极限状态计算时采用的地　基承载力和单桩承载力的值，其涵义即为在发挥正常使用功能时　所允许的抗力设计值，以避免过去一律提“标准值”时所带来的混　淆。任何一个物理量采用“标准值”作为特征值，应是在一定可靠　度指标下，经过概率统计方法确定的值。２００２年版的地基基础　设计规范中地基土的工程特性指标的代表值分别采用标准值、平　均值和特征值，载荷试验承载力应取特征值。从地基规范的定　义，特征值就是容许承载力，而在１９８９年《建筑地基基础设计规　范》中的标准值也是容许承载力，也即１９８９规范中的标准值就是　２００２规范中的特征值。　３结束语　新规范的实施，是在正确理解条文和术语的前提下展开的。　通过对地基承载力特征值的阐述，明确了新规范中地基承载力特　征值实际上就是旧规范中的标准值，这种提法是工程建设标准化　与国际接轨的必然。　参考文献：　０３建筑地基基础设计规范（ＧＢＳ０００７－－２００２）［Ｓ］．　［２］陈仲颐，周景星，王洪瑾．土力学［Ｍ］．北京：清华大学出版社，１９９４：　２７４～２７９．　［３］铁路桥涵地基基础设计规范（ＴＢ１０００２．５—９９）［ｓ］．　Ｅ４３刘成字．土力学ＥＭ］．ｊＥ京：中国铁道出版社，１９９９：１８０￣１８９．　［５］公路桥涵地基与基础设计规范（ＪＴＪ０２４－ｓ５）Ｅｓ３．　［６］李相然，姚志祥．城市岩土地基工程地质［Ｍ］．北京；中国建材工业　出版社：７９￣８０．　［７］高大钊．岩土工程的回顾与前瞻ＥＭ］．北京：人民交通出版社，２００１：　４３７～４４８．