软质岩石fa的确定方法——以贵阳小河区某廉租住房工程为例

夏江黔，郑玉元，张高杰

(贵州大学资源与环境工程学院，贵州 贵阳550003)

软质岩石是指饱和单轴抗压强度小于或等于30 MPa的岩石，其地基承载力的确定方法目前主要有现场岩基载荷试验法、标准贯入试验法、室内饱和单轴抗压强度试验法、理论计算法和数值模拟法等方法。现场岩基载荷试验被公认为是确定岩石地基承载力较为可靠的方法，同时它又是理论计算和数值模拟方法重要的对比依据 ，因此进行现场岩基载荷试验具有重要的意义。另一方面，《建筑地基基础设计规范》(GB50007–2002)(以下简称“02规范”)规定对完整、较完整和较破碎的岩石地基承载力特征值，可根据室内饱和单轴抗压强度标准值乘以折减系数确定地基承载力特征值，但明确要求折减系数要由地区经验确定，而现场岩基载荷试验是根据室内饱和单轴抗压强度标准值反算和调整折减系数的重要依据。本文拟对贵阳市小河区某廉租住房工程软质岩石地基承载力开展试验研究，以探讨其变化规律，并为建立地区性地基承载力经验计算公式提供依据。

1 工程概况

拟建工程位于贵阳市小河区黔江路贵阳黔江机械厂内，拟建建筑物分为小高层和多层建筑2部分，小高层建筑为－1+11F、多层建筑为－1+6F层，附属设施为绿化区和小区道路、服务设施等。基础形式拟采用扩底墩基础，拟建建筑物最大柱荷载为4 500KN/柱～7 500KN/柱，建筑物对沉降敏感。场地表层为杂填土，粉质粘土，下伏基岩为侏罗系自流井群(J1－2z1)褐红色粉砂质泥岩、灰绿色泥质砂岩夹紫红色泥岩组成，岩层产状为160∠25°，节理裂隙发育，遇水后软化明显，失水崩解，岩芯呈砂状、碎块状，少量块状、柱状。

岩体纵波速值2400＜Vp＜2 800m/s，平均值2 650m/s，钻孔内的实测波速平均值3 280m/s为场地的完整岩体代表值，岩石自然抗压强度平均值为2.449 Mpa，完整性系数平均值0.657，为较完整的极软岩，BQ=264.82，岩体基本质量等级为V级。

2 法确定软质岩地基承载力

在实际工程中，岩石地基承载力特征值可由载荷试验、岩石单轴抗压强度、岩石点荷载强度和其他原位测试、公式计算和结合工程实践经验等方法综合确定。

2.1 岩芯天然状态单轴抗压强度试验确定地基承载力

岩石单轴抗压强度试验具有操作简单、周期短成本低的优点，是目前确定岩石地基承载力应用最广泛的一种方法。对完整、较完整和较破碎的岩石地基承载力特征值，可根据室内饱和单轴抗压强度按下式计算:

式中，fa为岩石地基承载力特征值(Kpa);frk为岩石饱和单轴抗压强度标准值(Kpa);Ψr为折减系数。折减系数根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和组合，由地区经验确定。无经验时，对完整岩体可取0.5，对较完整岩体可取0.2～0.5，对较破碎岩体可取0.1～0.2。但是，在的取值时，人们普遍选取比较保守的值，从而使得计算出来的岩石地基承载力特征值小于实际的岩石承载力，导致安全系数偏于保守。

在场地内取17件岩样，经统计计算，岩石饱和单轴抗压强度平均值frm=2.449 Mpa，统计修正系数Ψ=0.882，标准值frk=2.161 Mpa，按完整性系数内查确定折减系数Ψr=0.36，岩石地基承载力特征值 fa=Ψr·frk=0.36×2.161 Mpa=777.6 Kpa。(表 1)

2.2 岩基静载荷试验确定地基承载力

由于岩芯天然状态单轴抗压强度试验确定地基承载力局限性，因此可按《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002)中的岩基载荷试验方法确定其岩基承载力。

岩基载荷试验就是在拟建建筑场地上，在岩石地基表层放置一定规格的方形或圆形承压板，在其上逐级施加荷载，测定相应荷载作用下地基岩体的稳定沉降量，绘制P－S曲线，分析研究岩基的强度与变形的特性，求得岩基极限承载力与变形模量等力学数据。

岩基载荷试验可不经钻探取样，直接测定岩体力学性质，因而比其他试验更能真实反映岩体的天然结构及天然应力状态下的特性，测定的岩基承载力特征值也更接近实际。

本文根据相关规范、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，本次对中风化粉砂质泥岩进行3个岩基载荷试验点，试验点位置由勘察人员确定。根据场地岩性，本次试验选用面积0.07m2的圆形承压板进行试验。

表1 粉砂质泥岩岩样(天然)试验分析表

2.2.1 测试结果

1#试验点加载到3900 KPa压力时，压力勉强加上而不能保持稳定，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3300 KPa，终止试验的前一级为极限荷载，即极限荷载为3600 KPa，将极限荷载除以3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11030201#试验点承载力特征值为1200 KPa。

2#试验点加载到4800 KPa压力时，压力勉强加上而不能保持稳定，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3200 KPa，终止试验的前一级为极限荷载，即极限荷载为4400 KPa，将极限荷载除以3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11030202#试验点承载力特征值为1467 KPa。

3#试验点加载到5600 KPa压力时，压力勉强加上而不能保持稳定，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4000 KPa，终止试验的前一级为极限荷载，即极限荷载为5200 KPa，将极限荷载除以3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11030203#试验点承载力特征值为1733 KPa。

图1 1#试验点岩基载荷荷试验曲线图

2.2.2 试验成果

经现场载荷试验，“小河区某廉租住房工程”中风化粉砂质泥岩地基各试验点的承载力特征值为1200～1733 KPa，变形模量为50.85～86.02 MPa。根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002)附录H H.0.10条，可取承载力特征值最小值作为中风化粉砂质泥岩地基承载力特征值，建议中风化粉砂质泥岩地基承载力特征值:fa=1200 KPa E0=50.85 MPa

3 结论

1)用单轴抗压强度确定软质岩石fa存在缺陷，因为折减系数范围过大，建立的对应关系不够准确，在实际取值时，人们一般选取比较保守的值，使得岩石地基承载力特征值偏小，从而提高了建筑物的造价。

2)试验成果资料显示:岩基载荷试验得到的fa是用单轴抗压强度试验确定的fa的1.54倍。采用岩基载荷试验可充分挖掘软质岩石地基承载能力，节省基础工程费用。

图2 2#试验点岩基载荷荷试验曲线图

图3 3#试验点岩基载荷荷试验曲线图

[1]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.2007.

[2]建筑地基基础设计规范(GB50007一2002)[S].北京:中国建筑工业出版社.2002.

[3]王林华.岩基静载荷试验及其结果分析[J].安徽农学通报.2007.13(13):186－187.

[4]韦大仕，红层——软岩地基承载力确定方法的研究[D].中南大学硕士论文.2005.

[5]吕军.广州地区软岩承载力的讨论[J].岩土工程技术.2002.1:3－7.