工民建工程勘察中地基承载力的确定方法研究

杨道光

江西赣南地质工程院，江西 赣州 341000

工程建设实例中，常因荷载过大超过地基极限承载能力，出现强度问题。因此，地基承载力的准确获取是避免出现强度问题的关键。地基承载力是工程建设的重要依据，决定着基础设计形式、地基处理方式等。在勘察过程中，如何合理准确地确定地基承载力，是岩土工程勘察中一个重要的问题。文章主要介绍工民建勘察过程中确定地基承载力主要的技术手段。

1 现场试验方法介绍

1.1 原位测试

（1）载荷试验。土基平板载荷试验主要通过收集荷载沉降P-S曲线，确定地基承载力特征值。当荷载沉降P-S曲线有比例界限时，取该比例界限所对应荷载值，当极限荷载小于对应比例界限荷载的2倍时，取极限荷载值的50%，当不能按前两款确定时，按相对变形值确定。岩石地基载荷试验，适用于确定完整、较完整、较破碎岩石地基承载力。通过收集荷载沉降P-S曲线，确定岩基承载力特征值。当荷载沉降P-S曲线上起始直线段终点为比例界限，取该比例界限所对应荷载值，当极限荷载小于对应比例界限荷载的3倍时，取极限荷载值的50%。岩石地基承载力不进行深宽修正。现场载荷试验，通过现场获取地基在受荷下的变形特征，按相对变形允许值确定地基承载力。

（2）静力触探。适用于软土、一般黏性土、粉土、砂土和含少量碎石的土。根据需要可采用单桥探头、双桥探头，单桥可测定比贯入阻力，双桥可测定锥尖阻力和侧壁摩阻力。初步判定地基土承载力特征值时可根据地基土承载力特征值fak与比贯入阻力标准值Ps关系确定（见表1）。

表1 承载力特征值与比贯入阻力标准值关系

（3）动力触探。动力触探包括轻型和重型，可根据触探击数初步判断地基土承载力特征值（见表2、表3）。

表2 轻型动力触探击数与地基土承载力特征值关系

表3 重型动力触探击数与地基土承载力特征值关系

（4）标贯试验。初步判定地基土承载力时，可按表查值（见表4～表6）

表4 砂土承载力特征值表

表5 粉土承载力特征值表

表6 黏性土承载力特征值表

静力触探试验、圆锥动力触探试验、标贯试验均通过现场试验测定贯入难易程度，通过经验值换算，间接获取地基承载力。

1.2 土工试验

通过室内试验确定承载力的方法主要有《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）规定，小偏心受压条件下（e≤0.033b，e为孔隙比，b为基础宽），根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值：

式中：fa为由土的抗剪强度指标确定的地基承载力；Mb、Md、Mc均为承载力系数；b、d分别为基础宽度、埋深；r为基底以下土重；rm为基底以上土重；Ck为基底下1倍短边宽的深度范围内黏聚力标准值。

该公式是基于平面应变、近弹性理论，考虑强度和变形的修正公式，理论基础是太沙基地基承载力理论公式。由式（1）可知地基承载力由三部分组成：滑动面上的黏聚力产生的承载力McCk、滑动土体自重产生的承载力Mbrb、基底以上两侧超载产生的承载力Mdrmd。获取C、φ值的方法，主要有快剪、固结快剪、慢剪、三轴剪等。承载力系数与土层内摩擦角有关，承载力特征值与基础宽埋深及基底上下土性有关。

其他获取地基承载力试验，还有十字板剪切试验，可用于计算饱和软黏土的地基容许承载力。公路桥涵、铁路桥涵等相关规范规定，可通过含水率、液性指数、孔隙比等试验参数查表确定承载力经验值。《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）规定地基承载力特征值fa的计算公式如下：

式中：frk为岩石饱和单轴抗压强度；ψr为折减系数，通过室内岩石饱和单轴抗压强度确定岩基承载力。

2 工程实例

结合工程实例，根据不同岩土性质，确定各岩土层地基承载力（见表7～表10）。钻孔揭露场区地层自上而下大体可分为7层，自上而下分别为素填土、淤泥质黏土、粉质黏土、粉砂、全风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩。

素填土：杂色，湿，松散，主要由黏性土组成，属第四系新近人工填筑土层。淤泥质黏土：灰黑色，饱水，流塑，味臭，含少量腐植质，主要由粉黏粒组成，属第四系静水环境沉积层。粉质黏土：黄褐色，湿，可塑～软塑，切面较平整光滑，干强度中等，韧性中等，属第四系全新统冲积层。粉砂：黄色，饱水，中密，砂质成分以石英为主，直径大于0.075mm的颗粒质量约占总重的50%～60%，属第四系上更新统冲积层。全风化泥质粉砂岩：紫红色，稍湿，岩芯呈密实～硬塑土柱状，结构基本破坏，浸水易软化崩解，属白垩系全风化层。强风化泥质粉砂岩：紫红色，稍湿，岩石结构大部破坏，风化裂隙很发育，岩芯呈碎块状，水浸易软化崩解，散体状结构，极软岩，岩体质量类别为Ⅴ类，属白垩系强风化层。中风化泥质粉砂岩：紫红色，质坚，岩石结构部分破坏，裂隙发育一般，岩芯柱状为主，岩石质量指标RQD为50%～80%，中厚层状结构，岩体较完整，质量类别为Ⅴ类，坚硬程度属软岩，属白垩系中风化岩层。

现根据岩土性质，采用不同方法确定各层承载力特征值（见表7～表10）。由表10可知，室内试验由于受到取样的离散型、制样的规范性、人为扰动等的影响，获取的岩土参数部分失真，换算的承载力与原位测试结果出入较大。采用室内试验数据确定地基承载能力时，应充分考虑这些不利影响因素。

表7 标准贯入试验确定承载力统计表

表8 重型动力触探确定承载力统计表

表9 岩石饱和单轴抗压确定承载力统计表

表10 岩土层承载力确定方法异同表

3 结束语

文章通过原位测试、室内试验及查规范手册经验值表等方法，针对不同岩土层性质采用不同的地基承载力确定方法，直接或间接地获取了岩土层地基承载力，较为准确地反映了地层的承载能力，与后期验槽、试桩结果出入不大，收到了较好的效果。岩土层因受到沉积历史和环境的差异性、后期人为的干扰等影响，表现出各异强度变形性质，因此要想合理地获取岩土层的性质，工作人员应充分考虑各方面的影响。