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地基承载力特征值的确定方法是什么?计算公式有哪些?

2025-03-02 94 0

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地基承载力特征值fak 是相应于标准基础(载荷板)宽度和埋深时的地基容许承载力代表值。确定方法主要有载荷试验法、其他原位测试法、理论计算法、经验查表法和现场鉴别法等,下面是具体介绍。

地基承载力特征值的确定方法是什么?计算公式有哪些?

一、地基承载力特征值的确定方法

1、载荷试验法

载荷试验法有平板载荷试验、深井载荷试验和螺旋板载荷试验,这些都有规范规定,都是经验的总结,具体试验时应当执行。有一点需要注意,就是深井载荷试验和螺旋板载荷试验,注意试验的深度和未来的工程实体基础埋深两个可能的不同,这牵涉到超载的影响问题。甚至还要注意地基承载力检测时的埋深问题,这些都是因超载的影响而可能导致地基承载力不同的重要方面。

2、其他原位测试法、经验查表法和现场鉴别法

其他原位测试法是针对地层的不同,可选用动力触探试验、标准贯入试验、静力触探试验、旁压试验(自钻式和预钻式)、扁铲侧胀试验、十字板试验、波速试验等其他原位测试法,根据原位测试指标代入经验公式计算地基承载力。选用经验公式计算地基承载力特征值,要注意经验公式的适用地层、地质成因和适用范围。

经验查表法,是指采用室内试验指标,比如孔隙比、含水量、液性指数、相对密实度等,查经验表计算地基承载力特征值。

现场鉴别法,是针对碎石土等不宜采用其他方法确定地基承载力的土,进行现场挖掘鉴别其密实度、成分、级配等,根据经验确定其地基承载力特征值。

上述三种方法,很重要的一点是,使用的测试指标、试验指标和密实度鉴别情况,要注意其代表性,应能代表整个工程实体的地基空间体。这牵涉到了岩土指标的空间分布和可靠性。从这个角度看,过去历史上使用了地基承载力标准值这个概念,其中要考虑地基岩土指标的可靠性,是有道理的。地基的复杂性、变异性和随机性,除其成因、成分等客观因素外,尚与岩土工程勘察测试人、装备、管理等主观因素有关,如此看,在这一点上,地基远比上部结构,要复杂得多。现行标准不再使用地基承载力标准值概念,而改用了地基承载力特征值,是符合实际的。使用地基承载力特征值,表面上未提到地基的可靠性,但实际上是把考虑地基可靠性这个问题,交给岩土工程师针对具体工程,进行因地制宜来解决。这符合实际。

另有两点需要注意:一是标准贯入试验的标准钻杆直径为42mm,现在工程上不少是采用了直径为50mm的钻杆,注意其对标贯击数的影响,先进行杆长、杆径修正后,再代入经验公式计算。

聂庆科等人在山西孝义某工程用两种直径的钻杆进行了标贯试验结果对比,在0~30 m范围内,φ42钻杆与φ50钻杆测得标贯击数N值的平均值比值在0.85~0.87之间,30~40 m范围内φ42钻杆与φ50钻杆测得标贯击数N值的平均值比值为1.09。在粉质黏土和粉土中φ50钻杆所测得标贯击数N值大于φ42钻杆,在密实砂土中,两种钻杆所测得标贯击数N值较为接近。详见文献[3]。根据范建好论文(详见文献[4]),同一场地,埋深11m以上的珊瑚砂层,采用Φ42钻杆进行标贯试验的击数与采用Φ50钻杆进行标贯试验的击数之比值为0.93~0.95。

二是采用钻孔取土时,钻孔取土的孔隙比,比探井取土的孔隙比要小,要先进行修正,再查经验表确定地基承载力特征值。

3、理论计算法

地基承载力特征值可以用土的抗剪强度指标代入太沙基等学者公式,取q=0,B=0.707m后计算确定。

4、地基承载力特征值的综合确定

对于既定的地基,其地基承载力特征值是一定的,不应因测定方法不同而不同。由此可见,用多种方法确定地基承载力特征值,应该是一致的。“多种方法一致,互相印证” 是确定地基承载力特征值的最高境界。如果出现不一致,一定会有原因,一定是某个方法、参数选取、经验公式或经验表等,不符合这个场地实际。

综合确定的第一步,是要解决好参数的选取,解决好其真实性、标准性、代表性;第二步就是选好适合的经验公式、经验表和理论公式;第三步,分析工程实体基础的设计施工情况,确保最终确定的地基承载力特征值用于每一个基础,都能确保安全合理。

地基承载力特征值的最终确定,既有测试的成分,也有分析 “猜” 的成分,作者曾给出口诀 “连猜带算看经验” ,在这里奉献给各位岩土工程师,供参考。

地基承载力特征值的存在,其目的很明确,就是为了掌握地基的承载规律,发挥地基的承载能力,合理确定地基承载力,让地基不致于因荷载作用而发生剪切破坏,从而产生过大变形而影响建筑物或土工建筑物的正常使用。为此,地基基础设计一般都限制基底压力最大不超过地基容许承载力或地基承载力特征值。

首先简单来说,地基承载力特征值就是指由载荷试验地基土压力变形关系线性变形段内不超过比例界限点的地基压力值,实际即为地基承载力的允许值。

地基承载力特征值都是现场做试验得到的,可以做触探试验,压板试验等。当没有做试验,可以根据当地的经验值进行基础估算,经验值可以参考临近建筑物的取值,或者查看规范给的经验值。

二、地基承载力特征值计算公式

地基承载力fa(地基容许承载力)的计算方法主要计算方法有三类:一是经深宽修正计算得到fa的方法,这是最广为熟知的;再者是根据抗剪强度指标计算得出fa的方法;三是由地基极限承载力除以安全系数得到fa的方法。

fa的计算方法之一

从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值fak,当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时,尚应依据各地区地基基础规范进行深宽修正,无地区规范的可按下式修正:

(1)式中fa为修正后的地基承载力特征值,其工程含义即容许值。

式(1)即为《建筑地基基础设计规范》(简称地基规范)式(5.2.4),所以基础宽度和埋深的地基承载力修正系数ηb,ηd(通常简称为深宽修正系数)根据基底下土的类别按地基规范查表5.2.4取值。

fa的计算方法之二

当偏心距e小于或等于0.033倍基础底面宽度时,根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值fa可按下式计算,并应满足变形要求:

(2)式中:Mb,Md,Mc为承载力系数,按地基规范表5.2.5确定;ck可取基底下一倍基础短边宽深度内土的粘聚力标准值。

fa的计算方法之三

地基承载力特征值(容许值)fa可按下式计算:

(3)式中:fu为地基承载力极限值;K为安全系数。

根据工况条件和地层土质,地基极限承载力fu的计算公式,可以采用Vesic公式或Hansen公式。根据建筑安全等级和土性参数的可靠性确定安全系数K的取值,一般在2~3之间选取,对于砂类土,一般取K=3。

由前面关于地基承载力概念的讨论可知,地基承载力与地基变形是对立统一的,因此在计算分析承载力的同时尚应进行地基变形的计算分析。

对于地基基础的勘察、设计,应尽可能减少人为割裂,勘察与设计人员应当更加密切地配合。地基评价和地基计算都属于地基设计的范畴。正确把握地基承载力特征值的设计取值,需要采用不同的计算方法,并结合工程判断,同时需要注意地基变形特征和地基变形(特别是差异沉降)的计算分析。

以上就是地基承载力特征值的确定方法及计算公式。更多地产专题相关知识,欢迎关注地产文库。


相关资料:

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