地基承載力工程應(yīng)用

用作抗力指標(biāo)的代表值有標(biāo)準值和特征值。當(dāng)確定巖土抗剪強度和巖石單軸抗壓強度指標(biāo)時用標(biāo)準值；由荷載試驗確定承載力時取特征值，載荷試驗包括深層、淺層、巖基、單樁、錨桿等，見規(guī)范有關(guān)附錄。

地基承載力特征值fak是由荷載試驗直接測定或由其與原位試驗相關(guān)關(guān)系間接確定和由此而累積的經(jīng)驗值。它相于載荷試驗時地基土壓力－變形曲線上線性變形段內(nèi)某一規(guī)定變形所對應(yīng)的壓力值，其最大值不應(yīng)超過該壓力－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)計值的地基允許承載力。

單樁承載力特征值Ra是由載荷試驗直接測定或由其與原位試驗的相關(guān)關(guān)系間接推定和由此而累積的經(jīng)驗值。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)計值。

當(dāng)按地基承載力計算以確定基礎(chǔ)底面積和埋深或按單樁承載力確定樁的數(shù)量時，傳至基礎(chǔ)或承臺底面上的荷載效應(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）。此時特征值fa、Ra即為正常使用極限狀態(tài)下的抗力設(shè)計值。

當(dāng)根據(jù)材料性質(zhì)確定基礎(chǔ)或樁臺的高度、支擋結(jié)構(gòu)截面、計算基礎(chǔ)或支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力、確定配筋和驗算材料強度時，上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應(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計算，此時地基反力p、樁頂下反力Ni和主動土壓力Ea等相應(yīng)為荷載設(shè)計值，要采用相應(yīng)的分項系數(shù)。

因此，閱讀地質(zhì)報告時，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)準值”，則為極限值，應(yīng)考慮相應(yīng)的抗力分項系數(shù)。

簡單的說地基承載力標(biāo)準值、地基承載力設(shè)計值是老規(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。

《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準》（GB50068－2001）鑒于地基設(shè)計的特殊性，將上一版“應(yīng)遵守本標(biāo)準的規(guī)定”修改為“宜遵守本標(biāo)準規(guī)定的原則”，并加強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)的表達式，認可了地基設(shè)計中承載力計算可采用正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)標(biāo)準組合。

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

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，隨著地基變形的相應(yīng)增長，地基承載力也在逐漸加大，很難界定出下一個真正的“極限值”，而根據(jù)現(xiàn)有的理論及經(jīng)驗的承載力計算公式，可以得出不同的值。因此，地基極限承載力的確定，實際上沒有一個通用的界定標(biāo)準，也沒有一個適用于一切土類的計算公式，主要依賴根據(jù)工程經(jīng)驗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)對變形的適應(yīng)程度、地下水位的升降、地區(qū)經(jīng)驗的差別等等有關(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，而變形已達到可超過正常使用的限值，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)。無論對于天然地基或樁基礎(chǔ)的設(shè)計，原則均是如此。

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

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

（1）原位試驗法（in-situ testing method）：是一種通過現(xiàn)場直接試驗確定承載力的方法。包括（靜）載荷試驗、靜力觸探試驗、標(biāo)準貫入試驗、旁壓試驗等，其中以載荷試驗法為最可靠的基本的原位測試法。

（2）理論公式法（theoretical equation method）：是根據(jù)土的抗剪強度指標(biāo)計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)試驗指標(biāo)、現(xiàn)場測試指標(biāo)或野外鑒別指標(biāo)，通過查規(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、不同行業(yè)、不同地區(qū)的規(guī)范），其承載力不會完全相同，應(yīng)用時需注意各自的使用條件。

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

（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)準方法試驗，未經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計處理的數(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)準值：在正常情況下，可能出現(xiàn)承載力最小值，系按標(biāo)準方法試驗，并經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計處理得出的數(shù)據(jù)?？捎梢巴忤b別結(jié)果和動力觸探試驗的錘擊數(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。可由塑性荷載直接，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)準值經(jīng)過基礎(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)計算時的地基承載力。即在發(fā)揮正常使用功能時地基所允許采用抗力的設(shè)計值。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)沉降計算值不超過允許值的地基承載力。

在設(shè)計建筑物基礎(chǔ)時，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容許值的地基承載力。中國制定的“工業(yè)與民用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(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)準貫入試驗及鉆探試驗錘擊數(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，必須按下式校正：P=[σ] k1r0（b-3） k2r（h-1）。式中P為計算承載力（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,是評價地基穩(wěn)定性的綜合性用詞。應(yīng)該指出，地基承載力是針對地基基礎(chǔ)設(shè)計提出的為方便評價地基強度和穩(wěn)定的實用性專業(yè)術(shù)語，不是土的基本性質(zhì)指標(biāo)。土的抗剪強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始出現(xiàn)某點或小區(qū)域內(nèi)各點在其某一方向平面上的剪應(yīng)力達到土的抗剪強度時，該點或小區(qū)域內(nèi)各點就發(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。但此時地基變形稍大，必須驗算變形的計算值不允許超過允許值。當(dāng)荷載繼續(xù)增大，地基出現(xiàn)較大范圍的塑性區(qū)時，將顯示地基承載力不足而失去穩(wěn)定。此時地基達到極限承載力。

確定方法有：

（1）原位試驗法（in-situ testing method）：是一種通過現(xiàn)場直接試驗確定承載力的方法。包括（靜）載荷試驗、靜力觸探試驗、標(biāo)準貫入試驗、旁壓試驗等，其中以載荷試驗法為最可靠的基本的原位測試法。[1]

（2）理論公式法（theoretical equation method）：是根據(jù)土的抗剪強度指標(biāo)計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)試驗指標(biāo)、現(xiàn)場測試指標(biāo)或野外鑒別指標(biāo)，通過查規(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、不同行業(yè)、不同地區(qū)的規(guī)范），其承載力不會完全相同，應(yīng)用時需注意各自的使用條件。

（4）當(dāng)?shù)亟?jīng)驗法（local empirical method）：是一種基于地區(qū)的使用經(jīng)驗，進行類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壓縮性。一般說來，密實砂土和堅硬的粘土將可能發(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，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，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、靜力觸探、旁壓及其它原位測試得到的值。