地基土均勻性評(píng)價(jià)

1、地基土均勻性評(píng)價(jià) 裁/聯(lián)系人:聯(lián)系電話:郵箱：Company Document number : WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT微信:地基的均勻性和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是巖土工程勘察報(bào)告較為重要的一項(xiàng)內(nèi)容，從定性和定量?jī)煞矫鎸?duì)地基的均勻性和穩(wěn)定性進(jìn)行了論敘，并對(duì)在不均勻地基的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中應(yīng)采取的結(jié)構(gòu)措施提出建議。關(guān)鍵詞:地基；地基均勻性；穩(wěn)定性；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；1天然地基的均勻性評(píng)價(jià)在建筑物的天然地基淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員最關(guān)心的是由于地基變形引起的建 筑物的變形（沉降量、沉降差、傾斜及局部?jī)A斜）而當(dāng)前在進(jìn)行建筑物的變形設(shè)計(jì)時(shí)多采 用正常使用極限狀態(tài)的原則設(shè)計(jì),即建筑物的變形是否超過(guò)變

2、形允許范圍值,而造成地 基變形最主要的原因之一就是地基存在不均勻的問(wèn)題；巖土工程師在對(duì)地基的均勻性進(jìn) 行評(píng)價(jià)時(shí)由于巖土工程勘察規(guī)范和建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范中沒(méi)有明確的評(píng)判標(biāo) 準(zhǔn)可供參考，往往僅一筆帶過(guò)或者只停留在定性的評(píng)價(jià)上,缺乏必要的定量分析，給巖 土 工 程 設(shè) 計(jì) 帶 來(lái) 諸 多 不 便。地 基 均 勻 性 的 評(píng) 價(jià) 范 圍對(duì)天然地基的均勻性評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)首先確定其評(píng)價(jià)的平面范圍和深度范圍,天然地基 的均勻性評(píng)價(jià)平面范圍與抗農(nóng)場(chǎng)地評(píng)價(jià)范圍既有相似而又有較大的差異,抗震的建筑場(chǎng) 地評(píng)價(jià)多以自然村或某一街區(qū)為單位進(jìn)行考慮,而建筑地基的均勻性評(píng)價(jià)時(shí)多以建筑物 水平投影面積范圍為標(biāo)準(zhǔn)，也即通常以建筑物

3、角點(diǎn)包絡(luò)線所占的面積為評(píng)價(jià)范圍；但地 基均勻性的評(píng)價(jià)深度范圍與抗農(nóng)覆蓋層厚度評(píng)價(jià)具有明顯不同的概念,必須有明確的定性概念,假若它的評(píng)價(jià)范圍與抗震覆蓋層厚度的評(píng)價(jià)范圍一致,則將造成過(guò)大的投資浪費(fèi),建筑抗震覆蓋層厚度的確定是以地面至地層界面剪切波速大于500m / s的巖土層 頂面距離為準(zhǔn),而地基均勻性評(píng)價(jià)深度應(yīng)掌握以下幾條原則：(1) 地基主要受力層情況：對(duì)于條形基礎(chǔ)為基底下3b(b為基礎(chǔ)底面寬度)，對(duì)于獨(dú)立基礎(chǔ)為基底下 1.5b,且評(píng)價(jià)深度均不小于 5 m ;(2) 壓縮層深度范圍：對(duì)于天然地基淺基礎(chǔ)，獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)其壓縮層深度按變形比法確定其評(píng)價(jià)深度：?式中符號(hào)意義可參考U地基規(guī)范“(3

4、 )對(duì)大面積基礎(chǔ)其評(píng)價(jià)深度范圍按下式確定：?式中b :基礎(chǔ)寬度。且對(duì)于大面積基礎(chǔ)其評(píng)價(jià)范圍應(yīng)不小于1倍基礎(chǔ)寬度范圍。(4)對(duì)于樁基礎(chǔ)按等效實(shí)體深基礎(chǔ)的底面積按應(yīng)力比確定評(píng)價(jià)深度zn ,即z處的附加應(yīng)力oz與土的自重應(yīng)力 oc 應(yīng)符合下式要求：2地基均勻性的評(píng)價(jià)內(nèi)容地基的均勻性評(píng)價(jià)是巖土工程分析與評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容之一，在審核巖土工程勘察報(bào) 告時(shí),發(fā)現(xiàn)大部份巖土工程師對(duì)該部份的評(píng)價(jià)顯得空洞無(wú)物,或者根本就不涉及這方面 的內(nèi)容，使得基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)地基土的均勻性難以進(jìn)行考慮，給建筑物的安全帶來(lái)隱患， 根據(jù)有關(guān)規(guī)范和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),地基的均勻性評(píng)價(jià),其實(shí)就是地基土的壓縮性不均勻問(wèn) 題，結(jié)合場(chǎng)地特征,應(yīng)首先確場(chǎng)

5、地所在的工程地質(zhì)單元，進(jìn)而根據(jù)建筑物的荷載特征估 算地基壓縮層深度范圍。工程地質(zhì)單元的劃分。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)繪情況，確定場(chǎng)地是否跨越不同的地貌單元,再 根據(jù)鉆孔揭露資料，繪制場(chǎng)地縱橫工程地質(zhì)剖面圖，分析評(píng)價(jià)巖土質(zhì)的成因、沉積年 代、力學(xué)性質(zhì),分析地基巖土縱橫方向上物理力學(xué)性質(zhì)的差異情況，分析建筑物基礎(chǔ) 平面是否跨越不同的地貌單元和位于同一工程地質(zhì)單元。地基均勻性評(píng)價(jià)深度的計(jì)算。根據(jù)建筑物的荷載特征,結(jié)合建筑物擬采用的基礎(chǔ) 型式按式(1)(4)估算地基巖土的壓層深度范圍,分析評(píng)價(jià)壓縮層范圍內(nèi)的地基巖土的 物理力學(xué)性質(zhì),進(jìn)而進(jìn)行地基均勻性的定性及定量評(píng)價(jià)。不均勻地基的評(píng)價(jià)。按下不列要求對(duì)地基的均勻性進(jìn)行

6、定性及定量評(píng)價(jià)： 建筑物基礎(chǔ)平面跨越不同的地貌單元,巖土層的工程特性在縱橫方向上具明顯 的差異為不均勻地基； 建筑物所在場(chǎng)地構(gòu)造破碎帶(非全新活動(dòng)斷裂制發(fā)育或構(gòu)造弓I起的節(jié)理/裂隙發(fā) 育導(dǎo)致巖體極為破碎(非風(fēng)化破碎巖體)為不均勻地基； 場(chǎng)地內(nèi)有大面積的軟弱粘性土和填土分布，經(jīng)人工處理過(guò)的地基均勻?yàn)椴痪鶆虻?基； 根據(jù)工程地質(zhì)剖面圖，相鄰鉆孔的壓縮層范圍內(nèi)巖土層界面坡度 10°時(shí)為不均 勻地基； 建筑物平面范圍內(nèi)各鉆孔壓縮摸量厚度加權(quán)平均值的最大值Emax與最小值 Emin的比值作為不均勻系數(shù)，并結(jié)合同一工程地質(zhì)單位巖土層厚度的統(tǒng)計(jì)變異系數(shù)進(jìn) 行分析評(píng)價(jià)，滿足表1條件的可評(píng)判為不均勻地

7、基。表一地基不均勻系數(shù)界限值同一工程地質(zhì)單位巖土層厚度統(tǒng)計(jì)變異系數(shù)& <>地基不均勻系數(shù)（K=Emax/Emink ?&地基主要受力層范圍內(nèi)的巖土層在基礎(chǔ)寬度方向上存在厚度明顯不同,層厚統(tǒng) 計(jì)變異系數(shù)大于等于，并且相鄰鉆孔間同一工程地質(zhì)單元的巖土層厚度差值大于等于（b為基礎(chǔ)寬度）時(shí)，為不均勻地基,即滿足下兩式要求時(shí)為不均勻地基：bM|H1H2|M式中：Hl、H2 鄰鉆孔同一工程地質(zhì)單元巖土層厚度，m ;b S礎(chǔ)寬度。7、在同一鉆孔內(nèi)的地基土壓縮層范圍內(nèi)任意相鄰兩層巖土層的地基地壓縮模量比 值滿足正式要求為不均勻地基:ES1/ES2>3式中：ESI上層土壓縮模量

8、；ES2下層土壓縮模量。8、對(duì)于樁基礎(chǔ)其樁底高差大于等于下式計(jì)算結(jié)果時(shí)應(yīng)判定為不均勻地基:H 二 Dta n式中：D樁徑;相鄰樁底中點(diǎn)連續(xù)與水平線的夾角。2、不均勻地基的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)對(duì)于被判為不均勻地基的場(chǎng)地z應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行地基變形的驗(yàn)算評(píng)價(jià)，以免地基 變形失效給建筑物帶來(lái)安全隱患，地基變形一般包括地基的壓縮變形，通常采用規(guī)范建 議的等效分層總和法進(jìn)行,而地基失效驗(yàn)算即通常所說(shuō)的地基穩(wěn)定性驗(yàn)算;當(dāng)規(guī)范不要 求進(jìn)行地基變形驗(yàn)算的建筑,在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施。（1）不均勻地基巖土層承載力取值。眾所周知，建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，最為常用的是簡(jiǎn) 化計(jì)算方法，即通常將上部結(jié)構(gòu)、地基和基礎(chǔ)三個(gè)完整的靜

9、力平衡結(jié)構(gòu)體系人為地分為 上部結(jié)構(gòu)、地基和基礎(chǔ)三部分進(jìn)行獨(dú)立求解，假定上部結(jié)構(gòu)的柱是嵌固在基礎(chǔ)上的，求 解出的結(jié)構(gòu)內(nèi)力（柱的軸力、彎矩、剪力、轉(zhuǎn)角），這些內(nèi)力作用在基礎(chǔ)梁或基礎(chǔ)底板 上,基礎(chǔ)梁或基礎(chǔ)底板同時(shí)承受地基反力，地基反力與上部結(jié)構(gòu)荷載（含基礎(chǔ)自重及其 縣挑部分以上的土自重）保捋靜力平衡,并假定地基反力是按直線分布，即此時(shí)假定基 礎(chǔ)是絕對(duì)剛性，而計(jì)算地基變形時(shí)又把基礎(chǔ)看作是柔性的,即地基反力是均勻分布 的,在對(duì)地基上進(jìn)行承載力和變形驗(yàn)算時(shí),所采用的荷載組合也不同,進(jìn)行承載力驗(yàn)算 時(shí)采用的荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合,而在進(jìn)行地基的變形驗(yàn)算時(shí),采用的荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)永 久組合，表明基礎(chǔ)剛度的不同地基土

10、的發(fā)揮度也不同，也即地基土的承載力非定值，其 隨基礎(chǔ)的剛度不同而變化根據(jù)上述簡(jiǎn)化計(jì)算方法,僅僅考慮了總荷載與總反力之間的靜 力平衡條件，而忽略了上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)以及基礎(chǔ)與地基土之間的變形的連續(xù)性質(zhì),使得 在利用地基土承載力取值時(shí)把地基土獨(dú)立看待,承載力取定值，導(dǎo)致地基土承載力取值 偏高或偏低,給建筑物留下安全隱患或造成投資浪費(fèi)，根據(jù)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和地基反力 觀測(cè),地基土反力由于基礎(chǔ)剛度的不同，存在不同程度的集中現(xiàn)象，故基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)地基 土的承載力可根據(jù)基礎(chǔ)剛度和基礎(chǔ)型式的不同作如下調(diào)整：1、當(dāng)基礎(chǔ)剛度較大時(shí)地基土承載力可采用偏高值;2、當(dāng)基礎(chǔ)剛度較小時(shí)地基土的承載力可取偏低值；3、對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ),地基

11、土承載力可取低值；4、而對(duì)于條形基礎(chǔ)或其它大面積基礎(chǔ)地基土承載力取高值。（2）不均勻地基的穩(wěn)定性計(jì)算。對(duì)于被判為不均勻的地基，除應(yīng)按有關(guān)規(guī)范要求 進(jìn)行建筑物的沉降、差異沉降、傾斜等特征分析（具體分析計(jì)算方法可參照"地基規(guī) 范”）外,更為重要的是應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性進(jìn)行地基穩(wěn)定性驗(yàn)算,國(guó)內(nèi)外在這方面 的文獻(xiàn)記錄較少，巖土工程師對(duì)這一重要內(nèi)容往往均以對(duì)地基穩(wěn)定性"有利"與"不 利”泛泛帶過(guò),顯得空洞無(wú)物,設(shè)計(jì)人員無(wú)所適從,筆者依據(jù)多年基礎(chǔ)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及收集 的一些文獻(xiàn)資料作一簡(jiǎn)略介紹。Terzaghi等國(guó)外學(xué)者根據(jù)地基整體破壞原理,運(yùn)用剛體平衡理論,假設(shè)塑性區(qū)展

12、 開(kāi)濃度為1/3或1/4的基礎(chǔ)寬度進(jìn)行地基承載力分析,這對(duì)地基整體穩(wěn)定性分析有極為 重要的意義,”地基規(guī)范”建議地基穩(wěn)定性分析采用圓弧法進(jìn)行驗(yàn)算（圖1）,即最危 險(xiǎn)的滑動(dòng)面上諸力對(duì)滑動(dòng)中心所產(chǎn)生的抗滑力矩MR與滑動(dòng)力矩MR應(yīng)符合下式：K 二 MR/MSM根據(jù)圖1所示,其穩(wěn)定安全系數(shù)可按下式計(jì)算：K 二式中：PPC基底附加壓力平均值；X附加壓力重心到滑弧圓心的水平距離；W1±條重量;Li土條內(nèi)滑弧長(zhǎng)度；H水平外力；C11土的抗剪強(qiáng)度；R圓弧半徑。運(yùn)用該式進(jìn)行整體穩(wěn)定性計(jì)算時(shí),僅適用于小偏心荷載的建筑物,其關(guān)鍵是滑弧濃 度的確定,滑弧濃度確定了其地基土整體破壞范圍也就確定了，根據(jù)多項(xiàng)工程地基 土圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算及塑性區(qū)展形范圍，認(rèn)為基礎(chǔ)外角點(diǎn)底面以下1/4基礎(chǔ)寬度 范圍濃度內(nèi)，且該點(diǎn)與地面的連線呈45o- /2夾角的驗(yàn)算范圍可滿足建筑物安全 使用要求；若經(jīng)上式驗(yàn)算所得地基穩(wěn)定性安全系數(shù)小于,則應(yīng)加大基礎(chǔ)埋深,繼續(xù) 驗(yàn)算直至滿足要求止；或采用增強(qiáng)滑帶土抗剪強(qiáng)度的辦法重新驗(yàn)算地基穩(wěn)定性安全 系數(shù)。地基持力層地層坡度小于10% ,視為均勻性地基土。(2)持力層及第一下臥層在基礎(chǔ)寬度方向上的厚度差值小于