地基承載力

《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068－2001）鑒于地基設(shè)計(jì)的特殊性，將上一版“應(yīng)遵守本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定”修改為“宜遵守本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的原則”，并加強(qiáng)了正常使用極限狀態(tài)的研究。而《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009－2001）也完善了正常使用極限狀態(tài)的表達(dá)式，認(rèn)可了地基設(shè)計(jì)中承載力計(jì)算可采用正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合。

“特征值”一詞，用以表示按正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)采用的地基承載力和單樁承載力的值。

用作抗力指標(biāo)的代表值有標(biāo)準(zhǔn)值和特征值。當(dāng)確定巖土抗剪強(qiáng)度和巖石單軸抗壓強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)值；由荷載試驗(yàn)確定承載力時(shí)取特征值，載荷試驗(yàn)包括深層、淺層、巖基、單樁、錨桿等，見(jiàn)規(guī)范有關(guān)附錄。

地基承載力特征值fak是由荷載試驗(yàn)直接測(cè)定或由其與原位試驗(yàn)相關(guān)關(guān)系間接確定和由此而累積的經(jīng)驗(yàn)值。它相于載荷試驗(yàn)時(shí)地基土壓力－變形曲線上線性變形段內(nèi)某一規(guī)定變形所對(duì)應(yīng)的壓力值，其最大值不應(yīng)超過(guò)該壓力－變形曲線上的比例界限值。

修正后的地基承載力特征值fa是考慮了影響承載力的各項(xiàng)因素后，最終采用的相應(yīng)于正常使用極限狀態(tài)下的設(shè)計(jì)值的地基允許承載力。

單樁承載力特征值Ra是由載荷試驗(yàn)直接測(cè)定或由其與原位試驗(yàn)的相關(guān)關(guān)系間接推定和由此而累積的經(jīng)驗(yàn)值。它相應(yīng)于正常使用極限狀態(tài)下允許采用單樁承載力設(shè)計(jì)值。

當(dāng)按地基承載力計(jì)算以確定基礎(chǔ)底面積和埋深或按單樁承載力確定樁的數(shù)量時(shí)，傳至基礎(chǔ)或承臺(tái)底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)采用標(biāo)準(zhǔn)組合，相應(yīng)的抗力限值采用修正后的地基承載力特征值或單樁承載力特征值。即S≤C，C為抗力或變形的限值；pk≤fa（地基）；Qk≤Ra（樁基）。此時(shí)特征值fa、Ra即為正常使用極限狀態(tài)下的抗力設(shè)計(jì)值。

當(dāng)根據(jù)材料性質(zhì)確定基礎(chǔ)或樁臺(tái)的高度、支擋結(jié)構(gòu)截面、計(jì)算基礎(chǔ)或支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力、確定配筋和驗(yàn)算材料強(qiáng)度時(shí)，上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載效應(yīng)和相應(yīng)的基底板應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，即γ0S≤R計(jì)算，此時(shí)地基反力p、樁頂下反力Ni和主動(dòng)土壓力Ea等相應(yīng)為荷載設(shè)計(jì)值，要采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)。

因此，閱讀地質(zhì)報(bào)告時(shí)，若為“特征值”則為允許值，安全系數(shù)已包括在內(nèi)；若為“標(biāo)準(zhǔn)值”，則為極限值，應(yīng)考慮相應(yīng)的抗力分項(xiàng)系數(shù)。

簡(jiǎn)單的說(shuō)地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值、地基承載力設(shè)計(jì)值是老規(guī)范的表述方式，特征值是新規(guī)范的表述方式，其取值方法大概相同，考慮的修正有所區(qū)別。

（1）原位試驗(yàn)法（in-situ testing method）：是一種通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)直接試驗(yàn)確定承載力的方法。包括（靜）載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等，其中以載荷試驗(yàn)法為最可靠的基本的原位測(cè)試法。

（2）理論公式法（theoretical equation method）：是根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算的理論公式確定承載力的方法。

（3）規(guī)范表格法（code table method）：是根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試指標(biāo)或野外鑒別指標(biāo)，通過(guò)查規(guī)范所列表格得到承載力的方法。規(guī)范不同（包括不同部門(mén)、不同行業(yè)、不同地區(qū)的規(guī)范），其承載力不會(huì)完全相同，應(yīng)用時(shí)需注意各自的使用條件。

（4）當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)法（local empirical method）：是一種基于地區(qū)的使用經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行類(lèi)比判斷確定承載力的方法，它是一種宏觀輔助方法。

與鋼、混凝土、砌體等材料相比，土屬于大變形材料，當(dāng)荷載增加時(shí)，隨著地基變形的相應(yīng)增長(zhǎng)，地基承載力也在逐漸加大，很難界定出下一個(gè)真正的“極限值”，而根據(jù)現(xiàn)有的理論及經(jīng)驗(yàn)的承載力計(jì)算公式，可以得出不同的值。因此，地基極限承載力的確定，實(shí)際上沒(méi)有一個(gè)通用的界定標(biāo)準(zhǔn)，也沒(méi)有一個(gè)適用于一切土類(lèi)的計(jì)算公式，主要依賴根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)所定下的界限和相應(yīng)的安全系數(shù)加以調(diào)整，考慮一個(gè)滿足工程的要求的地基承載力值。它不僅與土質(zhì)、土層埋藏順序有關(guān)，而且與基礎(chǔ)底面的形狀、大小、埋深、上部結(jié)構(gòu)對(duì)變形的適應(yīng)程度、地下水位的升降、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)的差別等等有關(guān)，不能作為土的工程特性指標(biāo)。

另一方面，建筑物的正常使用應(yīng)滿足其功能要求，常常是承載力還有潛力可挖，而變形已達(dá)到可超過(guò)正常使用的限值，也就是變形控制了承載力。

因此，根據(jù)傳統(tǒng)習(xí)慣，地基設(shè)計(jì)所用的承載力通常是在保證地基穩(wěn)定的前提下，使建筑物的變形不超過(guò)其允許值的地基承載力，即允諾承載力，其安全系數(shù)已包括在內(nèi)。無(wú)論對(duì)于天然地基或樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，原則均是如此。

隨著《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ68-84）施行，要求抗力計(jì)算按承載能力極限狀態(tài)，采用相應(yīng)于極限值的“標(biāo)準(zhǔn)值”，并將過(guò)去的總安全系數(shù)一分為二，由荷載分項(xiàng)系數(shù)和抗力分項(xiàng)系數(shù)分擔(dān)，這給傳統(tǒng)上根據(jù)經(jīng)驗(yàn)積累、采用允許值的地基設(shè)計(jì)帶來(lái)了困擾。

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ7－89）以承力的允許值作為標(biāo)準(zhǔn)值，以深寬修正后的承載力值作為設(shè)計(jì)值，引起的問(wèn)題是，抗力的設(shè)計(jì)值大于標(biāo)準(zhǔn)值，與《建筑可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068－2001）規(guī)定不符，因此本次規(guī)范進(jìn)行了修訂 。

（1）地基承載力：地基所能承受荷載的能力。

（2）地基容許承載力：保證滿足地基穩(wěn)定性的要求與地基變形不超過(guò)允許值，地基單位面積上所能承受的荷載。

（3）地基承載力基本值：按標(biāo)準(zhǔn)方法試驗(yàn)，未經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)處理的數(shù)據(jù)?？捎赏恋奈锢硇再|(zhì)指標(biāo)查規(guī)范得出的承載力。

（4）地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值：在正常情況下，可能出現(xiàn)承載力最小值，系按標(biāo)準(zhǔn)方法試驗(yàn)，并經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)處理得出的數(shù)據(jù)。可由野外鑒別結(jié)果和動(dòng)力觸探試驗(yàn)的錘擊數(shù)直接查規(guī)范承載力表確定，也可根據(jù)承載力基本值乘以回歸修正系數(shù)即得。

（5）地基承載力設(shè)計(jì)值：地基在保證穩(wěn)定性的條件下，滿足建筑物基礎(chǔ)沉降要求的所能承受荷載的能力?？捎伤苄院奢d直接，也可由極限荷載除以安全系數(shù)得到，或由地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)寬度和埋深修正后確定。

（6）地基承載力的特征值：正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)的地基承載力。即在發(fā)揮正常使用功能時(shí)地基所允許采用抗力的設(shè)計(jì)值。它是以概率理論為基礎(chǔ)，也是在保證地基穩(wěn)定的條件下，使建筑物基礎(chǔ)沉降計(jì)算值不超過(guò)允許值的地基承載力。

在設(shè)計(jì)建筑物基礎(chǔ)時(shí)，各行業(yè)使用《規(guī)范》不同，地基容許承載力、地基承載力設(shè)計(jì)值與特征值在概念上有所不同，但在使用含義上相當(dāng)

地基基礎(chǔ)允許承載力是指在保證地基穩(wěn)定的條件下，房屋和構(gòu)筑物的沉降量不超過(guò)容許值的地基承載力。中國(guó)制定的“工業(yè)與民用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范”（TJ7-74）中規(guī)定，在基礎(chǔ)寬度小于3米， 埋深0.5—1.0米的條件下，粘性土主要根據(jù)孔隙比（e）、天然含水量（Wo）、相對(duì)含水量（Wb）考慮。砂根據(jù)飽和度（Sr）和緊密度（D）決定，也可按標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)及鉆探試驗(yàn)錘擊數(shù)確定地基承載力。當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3米，埋深大于1米時(shí)，必須按下式校正：P=[σ] k1r0（b-3） k2r（h-1）。式中P為計(jì)算承載力（噸/平方米），[σ]為按表查得的承載力（噸/平方米），r0及r為地基土持力層的天然容重（地下水位以下取水下容重，噸/立方米），k1及k2為安全系數(shù)，取2—3。

地基承載力（subgrade bearing capacity）是地基土單位面積上隨荷載增加所發(fā)揮的承載潛力，常用單位KPa,是評(píng)價(jià)地基穩(wěn)定性的綜合性用詞。應(yīng)該指出，地基承載力是針對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提出的為方便評(píng)價(jià)地基強(qiáng)度和穩(wěn)定的實(shí)用性專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，不是土的基本性質(zhì)指標(biāo)。土的抗剪強(qiáng)度理論是研究和確定地基承載力的理論基礎(chǔ)。在荷載作用下，地基要產(chǎn)生變形。隨著荷載的增大，地基變形逐漸增大，初始階段地基土中應(yīng)力處在彈性平衡狀態(tài)，具有安全承載能力。當(dāng)荷載增大到地基中開(kāi)始出現(xiàn)某點(diǎn)或小區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)在其某一方向平面上的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，該點(diǎn)或小區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)就發(fā)生剪切破壞而處在極限平衡狀態(tài)，土中應(yīng)力將發(fā)生重分布。這種小范圍的剪切破壞區(qū)，稱(chēng)為塑性區(qū)（plastic zone）。地基小范圍的極限平衡狀態(tài)大都可以恢復(fù)到彈性平衡狀態(tài)，地基尚能趨于穩(wěn)定，仍具有安全的承載能力。但此時(shí)地基變形稍大，必須驗(yàn)算變形的計(jì)算值不允許超過(guò)允許值。當(dāng)荷載繼續(xù)增大，地基出現(xiàn)較大范圍的塑性區(qū)時(shí)，將顯示地基承載力不足而失去穩(wěn)定。此時(shí)地基達(dá)到極限承載力。

確定方法有：

（1）原位試驗(yàn)法（in-situ testing method）：是一種通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)直接試驗(yàn)確定承載力的方法。包括（靜）載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等，其中以載荷試驗(yàn)法為最可靠的基本的原位測(cè)試法。[1]

（2）理論公式法（theoretical equation method）：是根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算的理論公式確定承載力的方法。

（3）規(guī)范表格法（code table method）：是根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試指標(biāo)或野外鑒別指標(biāo)，通過(guò)查規(guī)范所列表格得到承載力的方法。規(guī)范不同（包括不同部門(mén)、不同行業(yè)、不同地區(qū)的規(guī)范），其承載力不會(huì)完全相同，應(yīng)用時(shí)需注意各自的使用條件。

（4）當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)法（local empirical method）：是一種基于地區(qū)的使用經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行類(lèi)比判斷確定承載力的方法，它是一種宏觀輔助方法。

地基土的破壞形式，主要與下列因素有關(guān)。

（1）土的相對(duì)壓縮性

在一定的條件下地基土的破壞模式主要取決于土的相對(duì)壓縮性。一般說(shuō)來(lái)，密實(shí)砂土和堅(jiān)硬的粘土將可能發(fā)生整體剪切破壞，而松散的砂土和軟粘土可能出現(xiàn)局部剪切破壞或沖剪破壞。

（2）基礎(chǔ)的埋深和外荷載

當(dāng)基礎(chǔ)淺埋，加載速率慢時(shí)，往往出現(xiàn)整體剪切破壞；當(dāng)基礎(chǔ)埋深較大，且加載速率又較快時(shí)，可能發(fā)生局部剪切破壞或沖剪破壞。2100433B

地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值是根據(jù)野外鑒別結(jié)果確定的承載力值。包括：標(biāo)貫試驗(yàn)、靜力觸探、旁壓及其它原位測(cè)試得到的值。