素填土地基fa的确定

王 洁，郑玉元

(贵州大学 资源与环境工程学院，贵州 贵阳 550003)

素填土地基fa的确定

王 洁，郑玉元

(贵州大学 资源与环境工程学院，贵州 贵阳 550003)

通过重型圆锥动力触探(N63.5)和平板载荷试验(PLT)等多种测试方法，克服了现场取样、室内土工试验离散性大等困难。结合工程实例，确定了素填土层的地基承载力和变形模量。为填土地基处理建立地方数据库及技术标准积累经验，对类似场地勘察工程的实施具有一定的指导意义。

地基承载力;N63.5;平板载荷试验

素填土是由碎石土、砂土、粉土和粘性土等一种或几种材料组成，不含杂物或含杂物很少［1］。由于填土的地基承载力较低，一般不选择该层作为基础的持力层，因此一般对于填土的物理力学指标是根据地方经验来进行取值。然而，随着高层建筑建设的发展，为了充分利用地下空间资源，在广场下修建地下车库等已屡见不鲜。对于一些高填方地区，修建此类建筑，采用换填的方法并不经济。因此，为了使基础设计做到既安全稳定又经济合理，准确地确定素填土层地基承载力具有重要的意义。

1 确定地基承载力的方法

1.1 理论公式计算法

根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002)中地基承载力特征值公式

式中:fa为由抗剪强度指标确定的地基承载力特征值;mb、md、mc为与内摩擦角有关的地基承载力系数;b、d分别为基础的宽度与深度;γm、γ为基础底面上、下土的重度 Ck;为土的内聚力标准值。该公式的出发点是考虑允许塑性区的发展范围，与地基承载力的物理含义是一致的。对于地基承载力比较确切的定义应该是地基受荷载后塑性区限制在一定范围内，保证不产生整体剪切破坏而丧失稳定，且地基变形不超过允许值时的承载能力。因此允许地基中存在一定范围的剪切破坏区(即塑性区)，因为这种小范围的塑性区对于整个土体的稳定性不会带来任何影响，从而充分利用了土体的强度。但对填土则难以进行取样做室内土工试验，该方法在填土层中则不可取。

1.2 原位测试法

用原位测试方法确定地基承载力在生产实际中具有广泛的应用，其优点在于保持了土体的天然状态，不脱离岩土体原来的环境，测试结果精度较高，主要有静载荷、旁压、静力触探和标准贯入试验。一般认为静载荷试验是确定地基承载力最可靠的方法。旁压试验的原理和载荷试验类似，只是加压的方向不同。静力触探与标准贯入试验是用比贯入阻力或标贯锤击数来间接确定地基承载力的，主要通过与载荷试验的对比，然后经过大量的统计得到比贯入阻力或标贯锤击数与地基承载力的经验关系。

1.3 规范表格法

根据室内试验指标、现场测试指标或野外鉴别指标，通过查规范所列表格得到承载力的方法。该方法所用规范不同(包括不同部门、不同行业、不同地区的规范)，其承载力不会完全相同，应用时需注意各自的使用条件。同时，这些指标受到众多因素的影响，如试验样品的扰动程度、仪器设备的精度、试验的过程等。因此所得到的地基承载力的可信度不是很高，在生产实际中一般仅作为参考。

1.4 地方经验法

是一种基于地区的使用经验，进行类比判断确定承载力的方法，它是一种宏观辅助方法。

综上所述，对于素填土层，通过原位测试方法，参照相关规范和手册以及通过地方经验来综合确定其地基承载力是一种较为合理的方法。

2 工程实例

拟建工程为贵阳某小区内各组团的配套停车场，层数为一层，层高4.2 m，结构类型为框架结构，最大柱荷载为2 000 KN。场区原为洼地，后经回填至现地面标高，回填土成分主要为粘土、碎石及块石，回填时间约为2～10 a，深度约15～30 m，考虑上部拟建物荷载不大，素填土层厚度较大，可以作为基础的持力层。因此，合理的确定素填土层的地基承载力具有重要的意义。由于该土层取样做试验具有很大的离散性，因此决定以重型圆锥动力触探和浅层平板载荷试验两种原位测试方法，结合钻探、坑探来综合分析、研究场地内岩土工程地质条件，准确合理地确定素填土层的地基承载力。

2.1 重型圆锥动力触探

圆锥动力触探(N63.5)是工程地质原位测试的主要方法之一，它是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据打入土中的阻力大小判别土层的变化，对土层进行力学分层，并确定土层的物理力学性质，对地基土作出工程地质评价。

2.1.1 试验结果分析

通过对现场的91个点进行重型圆锥动力触探试验，并对试验数据进行统计分析及剔除异常值，得出现场圆锥动力触探试验综合分析表如下:

表1 圆锥动力触探测试综合统计表

根据重型圆锥动力触探试验常用重型动探锤击数 N63.5确定出素填土的地基承载力 fk=280 kPa(根据《工程地质手册》第四版以及对比相邻地区经验得出)。由于场地素填土内块石较多，致使各项参数取值偏大，参照相关规范和手册，应结合现场浅层平板载荷试验来进行综合判断。

2.2 浅层平板载荷试验

浅层平板载荷试验是在拟建建筑物场地上将一定尺寸和几何形状(圆形或方形)的刚性板，安放在被测的地基持力层上，逐级增加荷载，并测得每一级荷载下的稳定沉降，直至达到地基破坏标准，由此可以得到荷载p－s曲线。

2.2.1 试验结果分析

根据相关规范、建筑物结构特征、是否便于试验正常进行及现场工程地质条件等因素综合考虑，在场地内选择3个试验点进行浅层平板载荷试验。根据相关 p－s曲线图(图1、2、3)和成果表，本次试验结果分析如下:

图 1 1#点 p－s曲线

1号试验点加载到260 KPa压力时，累计沉降量达51.53 mm，相对沉降(s/b)大于0.06，试验终止。观察 P～S曲线，取其曲线起始直线段的终点为比例界限，即比例界限140 KPa，终止试验的前一级为极限荷载，即极限荷载为240 KPa，将极限荷载除以2的安全系数与比例界限的荷载相比较，取小值为该试验点承载力特征值，即该试验点承载力特征值为120 KPa。

2号试验点加载到240 KPa压力时，累计沉降量达53.45 mm，相对沉降(s/b)大于0.06，试验终止。观察 P～S曲线，取其曲线起始直线段的终点为比例界限，即比例界限140 KPa，终止试验的前一级为极限荷载，即极限荷载为220 KPa，将极限荷载除以2的安全系数与比例界限的荷载相比较，取小值为该试验点承载力特征值，即该试验点承载力特征值为110 KPa。

图2 2#点p－s曲线

3号试验点加载到330 KPa压力时，累计沉降量达58.22 mm，相对沉降(s/b)大于 0.06，试验终止。观察 P～S曲线，取其曲线起始直线段的终点为比例界限，即比例界限180 KPa，终止试验的前一级为极限荷载，即极限荷载为300 KPa，将极限荷载除以2的安全系数与比例界限的荷载相比较，取小值为该试验点承载力特征值，即该试验点承载力特征值为150 KPa。

图3 3#点p－s曲线

各试点试验结果统计如下表2:

表2 平板载荷试验成果表

根据试验结果，素填土地基各测点承载力特征值为110～150 KPa。承载力特征值最大极差为 40 KPa，大于其平均值127 KPa的30%，离散性较大，该地基物理力学指标极不均匀，建议该地层承载力特征值及变形模 量按表3取值:

表3 素填土层的力学参数建议值

3 结论

1)经现场重型圆锥动力触探试验和浅层平板载荷试验相结合，并参照相关规范和手册，由于场地素填土内块石较多，致使重型圆锥动力触探试验所得的各项参数取值偏大，因此结合现场浅层平板载荷试验，得到素填土层的地基承载力:fak=110 KPa，变形模量:E0=5.56 MPa。

2)由于素填土层取样的困难，采用原位测试方法来确定素填土地基承载力具有实际的工程意义，同时也为岩土工程勘察工作提供了有力的依据。但是对于一些比较复杂的工程地质情况，应加强其与其他检测方法来进行对比和结合使用，进行综合对比，总结提高经验认识水平，积累经验，尽快的建立地方数据库及技术标准，以更好的指导工程实践。

［1］中华人民共和国建设部.岩土工程勘察规范(GB50021－2001)(2009年版).

［2］中华人民共和国建设部.建筑地基基础设计规范(GB50007－2002)附录 C.

［3］中华人民共和国行业标准——圆锥动力触探试验规程 YS 5219－ 2000［S］.2000.

［4］工程地质手册.编委会.工程地质手册(第四版)［M］.北京:中国建筑工业出版社.

TU432

B

1004－1184(2012)05－0129－02

2012－05－23

王洁(1988－)，女，贵州遵义人，在读硕士研究生，研究方向:岩土体工程性质及其稳定。