【學(xué)員問題】地基的承載力？

【解答】地基承載力：地基滿足變形和強(qiáng)度的條件下，單位面積所受力的最大荷載。在荷載作用下，地基要產(chǎn)生變形。隨著荷載的增大，地基變形逐漸增大，初始階段地基土中應(yīng)力處在彈性平衡狀態(tài)，具有安全承載能力。當(dāng)荷載增大到地基中開始出現(xiàn)某點(diǎn)或小區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)在其某一方向平面上的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時，該點(diǎn)或小區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)就發(fā)生剪切破壞而處在極限平衡狀態(tài)，土中應(yīng)力將發(fā)生重分布。這種小范圍的剪切破壞區(qū)，稱為塑性區(qū)（plasticzone）。地基小范圍的極限平衡狀態(tài)大都可以恢復(fù)到彈性平衡狀態(tài)，地基尚能趨于穩(wěn)定，仍具有安全的承載能力。但此時地基變形稍大，必須驗(yàn)算變形的計(jì)算值不允許超過允許值。當(dāng)荷載繼續(xù)增大，地基出現(xiàn)較大范圍的塑性區(qū)時，將顯示地基承載力不足而失去穩(wěn)定。此時地基達(dá)到極限承載力。

確定方法

（1）原位試驗(yàn)法（in-situtestingmethod）：是一種通過現(xiàn)場直接試驗(yàn)確定承載力的方法。包括（靜）載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等，其中以載荷試驗(yàn)法為最可靠的基本的原位測試法。

（2）理論公式法（theoreticalequationmethod）：是根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算的理論公式確定承載力的方法。

（3）規(guī)范表格法（codetablemethod）：是根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)、現(xiàn)場測試指標(biāo)或野外鑒別指標(biāo)，通過查規(guī)范所列表格得到承載力的方法。規(guī)范不同（包括不同部門、不同行業(yè)、不同地區(qū)的規(guī)范），其承載力不會完全相同，應(yīng)用時需注意各自的使用條件。

（4）當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)法（localempiricalmethod）：是一種基于地區(qū)的使用經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行類比判斷確定承載力的方法，它是一種宏觀輔助方法。

合理確定

一、原因

與鋼、混凝土、砌體等材料相比，土屬于大變形材料，當(dāng)荷載增加時，隨著地基變形的相應(yīng)增長，地基承載力也在逐漸加大，很難界定出下一個真正的“極限值”，而根據(jù)現(xiàn)有的理論及經(jīng)驗(yàn)的承載力計(jì)算公式，可以得出不同的值。因此，地基極限承載力的確定，實(shí)際上沒有一個通用的界定標(biāo)準(zhǔn)，也沒有一個適用于一切土類的計(jì)算公式，主要依賴根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)所定下的界限和相應(yīng)的安全系數(shù)加以調(diào)整，考慮一個滿足工程的要求的地基承載力值。它不僅與土質(zhì)、土層埋藏順序有關(guān)，而且與基礎(chǔ)底面的形狀、大小、埋深、上部結(jié)構(gòu)對變形的適應(yīng)程度、地下水位的升降、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)的差別等等有關(guān)，不能作為土的工程特性指標(biāo)。

另一方面，建筑物的正常使用應(yīng)滿足其功能要求，常常是承載力還有潛力可挖，而變形已達(dá)到可超過正常使用的限值，也就是變形控制了承載力。

因此，根據(jù)傳統(tǒng)習(xí)慣，地基設(shè)計(jì)所用的承載力通常是在保證地基穩(wěn)定的前提下，使建筑物的變形不超過其允許值的地基承載力，即允諾承載力，其安全系數(shù)已包括在內(nèi)。無論對于天然地基或樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，原則均是如此。

隨著《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ68-84）施行，要求抗力計(jì)算按承載能力極限狀態(tài)，采用相應(yīng)于極限值的“標(biāo)準(zhǔn)值”，并將過去的總安全系數(shù)一分為二，由荷載分項(xiàng)系數(shù)和抗力分項(xiàng)系數(shù)分擔(dān)，這給傳統(tǒng)上根據(jù)經(jīng)驗(yàn)積累、采用允許值的地基設(shè)計(jì)帶來了困擾。

《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ7-89）以承力的允許值作為標(biāo)準(zhǔn)值，以深寬修正后的承載力值作為設(shè)計(jì)值，引起的問題是，抗力的設(shè)計(jì)值大于標(biāo)準(zhǔn)值，與《建筑可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068-2001）規(guī)定不符，因此本次規(guī)范進(jìn)行了修訂。

二、對策

《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068-2001）鑒于地基設(shè)計(jì)的特殊性，將上一版“應(yīng)遵守本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定”修改為“宜遵守本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的原則”，并加強(qiáng)了正常使用極限狀態(tài)的研究。而《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）也完善了正常使用極限狀態(tài)的表達(dá)式，認(rèn)可了地基設(shè)計(jì)中承載力計(jì)算可采用正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合。

“特征值”一詞，用以表示按正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時采用的地基承載力和單樁承載力的值。

三、應(yīng)用

用作抗力指標(biāo)的代表值有標(biāo)準(zhǔn)值和特征值。當(dāng)確定巖土抗剪強(qiáng)度和巖石單軸抗壓強(qiáng)度指標(biāo)時用標(biāo)準(zhǔn)值；由荷載試驗(yàn)確定承載力時取特征值，載荷試驗(yàn)包括深層、淺層、巖基、單樁、等，見規(guī)范有關(guān)附錄。

地基承載力特征值fak是由荷載試驗(yàn)直接測定或由其與原位試驗(yàn)相關(guān)關(guān)系間接確定和由此而累積的經(jīng)驗(yàn)值。它相于載荷試驗(yàn)時地基土壓力-變形曲線上線性變形段內(nèi)某一規(guī)定變形所對應(yīng)的壓力值，其最大值不應(yīng)超過該壓力-變形曲線上的比例界限值。

修正后的地基承載力特征值fa是考慮了影響承載力的各項(xiàng)因素后，最終采用的相應(yīng)于正常使用極限狀態(tài)下的設(shè)計(jì)值的地基允許承載力。

單樁承載力特征值Ra是由載荷試驗(yàn)直接測定或由其與原位試驗(yàn)的相關(guān)關(guān)系間接推定和由此而累積的經(jīng)驗(yàn)值。它相應(yīng)于正常使用極限狀態(tài)下允許采用單樁承載力設(shè)計(jì)值。

當(dāng)按地基承載力計(jì)算以確定基礎(chǔ)底面積和埋深或按單樁承載力確定樁的數(shù)量時，傳至基礎(chǔ)或承臺底面上的荷載效應(yīng)應(yīng)按正常使用極限狀態(tài)采用標(biāo)準(zhǔn)組合，相應(yīng)的抗力限值采用修正后的地基承載力特征值或單樁承載力特征值。即S≤C，C為抗力或變形的限值；pk≤fa（地基）；Qk≤Ra（樁基）。此時特征值fa、Ra即為正常使用極限狀態(tài)下的抗力設(shè)計(jì)值。

當(dāng)根據(jù)材料性質(zhì)確定基礎(chǔ)或樁臺的高度、支擋結(jié)構(gòu)截面、計(jì)算基礎(chǔ)或支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)力、確定配筋和驗(yàn)算材料強(qiáng)度時，上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應(yīng)和相應(yīng)的基底板應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，即γ0S≤R計(jì)算，此時地基反力p、樁頂下反力Ni和主動土壓力Ea等相應(yīng)為荷載設(shè)計(jì)值，要采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)。

因此，閱讀地質(zhì)報(bào)告時，若為“特征值”則為允許值，安全系數(shù)已包括在內(nèi)；若為“標(biāo)準(zhǔn)值”，則為極限值，應(yīng)考慮相應(yīng)的抗力分項(xiàng)系數(shù)。

簡單的說地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值、地基承載力設(shè)計(jì)值是老規(guī)范的表述方式，特征值是新規(guī)范的表述方式，其取值方法大概相同，考慮的修正有所區(qū)別。

以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。