康 朝 勇
(贵州省有色金属和核工业地质勘查局地质勘测设计院,贵州 贵阳 550005)
在贵州地区,高层建筑之中经常会使用岩石地层作为其持力层,从而确定基于复杂岩石地层作为持力层的承载力特征值,这对于工程建设具有重要的意义。本文选自贵阳市小河区龙王村地块改造项目商住楼一期工程为例,项目本身选择框架剪力墙结构。因为场地之中岩土种类较多,再加上地质条件复杂,在建设过程中选择岩石地基作为持力层,所以,还需要在实际的建设之中合理的考虑多方面因素。
建设场地位于贵阳市小河区花溪大道东侧,属河谷侵蚀阶地地貌,地面标高1 081.0 m~1 086.9 m。场地包含第四系杂填土(Qml)、粘土(Qel+dl)及三叠系中统松子坎组(T2sz)软硬相间岩层,岩层单斜产出,产状陡倾,95°∠72°~85°。
采取Ⅰ工程地质区泥质白云岩样10件(平均波速值为4 460 m/s)、白云岩样6件(平均波速值5 906 m/s),Ⅱ工程地质区灰岩样7件(平均波速值6 364 m/s),将其作室内岩块波速值测试。其波速代表值选择Ⅰ工程地质区泥质白云岩和白云岩以及Ⅱ工程地质区灰岩完整岩石[1]。
选择静载试验,分别设置Ⅱ01,Ⅱ02,Ⅱ03,Ⅱ04四个测试点位。
静载荷试验确定承载力特征值与变形模量:
1)变形计算。
变形模量计算公式:
E0=I0(1-μ2)pd/S计算。
其中,I0为钢性承压板形状系数,其圆形的承压板取值0.785;P为P—S曲线性段压力;S为P对应的沉降量;d为承压板直径;μ为泊松比,基于地区实际情况,μ取0.30。
2)承载力特征值取值与变形模量计算,见表1。
3)试验结果分析评价。
表1 承载力特征值与变形模量
就试验结果来看,Ⅰ 区的试验点地基的变形模量为134 MPa~198 MPa,其承载力特征值为1 400 kPa~1 600 kPa。通过分析,最终选择1 400 kPa的地基承载力特征值以及134 MPa的变形模量。
2.3.1Ⅰ区
Ⅰ工程区持力层:中风化泥质白云岩、中风化泥质白云岩夹中厚层白云岩,其质量等级Ⅲ级。在经过单轴的抗压强度试验以及室内饱和试验之后,通过公式fa=ψr·frk就可以计算出地基承载力特征值[2]。
在统计分析过程中,选择20件中风化中厚层泥质白云岩样,其区间值在7.40 MPa~17.25 MPa之间,标准值选择11.23 kPa;按照室内的试验以及声波的测试,其完成性的得指数在0.36~0.54之间,平均值选择0.48,其本身为相对破碎的岩体类型,其质量为Ⅲ级。结合工程地质勘察的实际经验,选择0.11的折减系数,其承载力特征值经过计算为1 235 kPa。
在统计分析过程中,选择9件中风化中厚层白云岩样,其区间值在21.01 MPa~28.68 MPa之间,标准值选择23.47 kPa;按照室内的试验以及声波的测试,其完成性的得指数在0.55~0.68之间,平均值选择0.63,其本身为完整的岩体类型,其质量为Ⅱ级。结合工程地质勘察的实际经验,选择0.20的折减系数,其承载力特征值经过计算为4 694 kPa。
考虑到Ⅰ区的持力层出现韵律沉积的情况,如图1所示,按照具体的技术规范来计算其承载力特征综合值:
其中,hy为硬层厚度比,hy=dy/∑d,取平均值1/4;dy为硬层厚度;∑d为硬层与软层的总厚(fay/far)。
n=fay/far=4 694/1 400=3.35,经过计算,得出k=0.036,将结果代入faz=far+k(fay-far)=1 527 kPa(k值需要考虑实际的厚度来针对性调整),该处的far属于软岩泥质白云岩的承载力特征值,选取的载荷试验结果为1 400 kPa,fay属于硬岩白云岩的承载力特征值4 694 kPa。
2.3.2Ⅱ区
就钻探以及声波测试的结果来看,Ⅱ区持力层本身属于相对完整的中风化灰岩,在经过单轴的抗压强度试验以及室内饱和试验之后,通过公式fa=ψr·frk就可以计算出地基承载力特征值。
在统计分析过程中,选择7件中风化灰岩,其区间值在30.75 kPa~38.86 kPa之间,标准值选择33.35 kPa;按照室内的试验以及声波的测试,其完成性的得指数在0.59~0.66之间,平均值选择0.61,其岩体质量为Ⅲ级。结合工程地质勘察的实际经验,选择0.20的折减系数,其承载力特征值经过计算为6 670 kPa。
经过上述的Fenix,其改造项目的指标如下:
中风化泥质白云岩承载力特征值为fa=1 400 kPa,变形模量为134 kPa;中风化白云岩承载力特征值为fa=4 500 kPa;当hy取1/4时,计算k=0.036,中风化泥质白云岩夹白云岩的承载力综合特征值为faz=1 500 kPa(k值需要考虑实际的厚度来针对性调整)[3]。
2.3.3Ⅲ区
中风化灰岩承载力特征值fa=6 000 kPa,以室内的岩样试验的确定为主。
通过本文的分析,希望可以提供地基各个岩质单元安全、可靠、经济的设计参数,并且研究了复杂岩石地层直接作为高层建筑岩石地基持力层的承载力特征值的合理确定,这样就可以为今后相应工程的建设提供实际的借鉴基础。
参考文献:
[1] 汤达前.勘察实践中地基承载力特征值的确定[J].工程技术,2016(6):32-40.
[2] 曹建强.软质岩岩石地基承载力确定方法与适用条件分析[J].西部探矿工程,2018(1):19-22.
[3] 韩 磊.有关地基承载力的讨论[J].建筑技术开发,2017(21):13-14.