岩土工程评价与设计讲座之一-（下）

岩土工程评价与设计方法讲座 第一部分岩土工程评价方法（下）,同济大学 高大钊 2011年6月,五. 勘察报告中的岩土工程评价,1. 地基承载力评价 主要讨论勘察报告中提供的是什么样的地基承载力，怎么使用这些承载力的数据，用什么方法提供地基承载力。,2. 场地的均匀性评价 主要讨论均匀性评价的目的究竟是什么，怎样看待均匀性问题和怎样评价地基的均匀性。,1.地基承载力评价,勘察报告提供的地基承载力特征值仅是强度参数还是同时满足强度与变形要求的综合参数用承载力公式确定的地基承载力是否必须验算沉降 很多勘察单位直接把地基承载力标准值变为地基承载力特征值。因89规范与2002规范上部结构荷载组合不同，导致计算出的基础底面积明显减少，对此很多结构设计人员提出疑问。,用平板载荷试验得到的承载力，用公式计算的承载力，不管是极限还是允许值，也不管标以什么名称，都是从强度概念得到的承载力，不包含变形的概念。影响建筑物变形的因素非常复杂，不可能在用载荷试验确定的承载力和用公式计算得到的承载力时能够控制建筑物的变形值。 建筑物地基基础的设计必须满足强度和变形两方面的要求，但并不是要求承载力控制必须同时包含变形控制。,为什么会形成这种看法的历史渊源 40年前的74规范的地基承载力表的配套规定。当时形成了容许承载力的一个“新”的定义 在保证地基稳定和建筑物变形不超过限值的条件下，地基土所能承受的最大压力。这个定义进入了学校的教科书，影响了几代人。 在国外的规范和教科书中并没有这样的定义，地基极限承载力除以安全系数得到容许承载力。仅从强度稳定性角度定义。,还有一个原因是有些地区的经验规则。 有的时候，承载力与变形都必须计算，有的时候强度满足了要求，变形也自然满足。例如根据上海的地质条件，硬壳层的载荷试验数值可能达到150kPa左右，无论叫比例界限，特征值，临界荷载，都是从硬壳层的强度得到的承载力，用公式计算时是用了硬壳层的抗剪强度指标，载荷试验试验反映的也就是2～3m厚的硬壳层的承载力。,而建筑物的沉降，主要是由深层的软土控制的，基础面积大，应力传得深，受压缩的土层更厚，这些因素在载荷试验中能反映吗显然不能；在计算公式中能反映吗也是不能的。 所以根据上海的地质条件和工程经验，天然地基只能用80～100kPa，即过去的所谓老八吨。这个承载力是综合考虑了地基的变形，一般情况下计算的沉降是可以满足要求的，但承载力还是强度问题，只是考虑了深层软土对沉降的影响，取用值比较小一些而已。,同时，这个承载力也不能对变形打包票，在建筑物体型复杂，层高变化大时，即使用了很低的承载力，建筑物也还是有可能开裂的。在本书1.6节中详细地介绍了一些案例，虽然建筑物的层数不多，基底压力也并不高，但由于各种因素的影响，建筑物还是墙面开裂，严重地损坏了。,上海的地基基础设计规范从1999年版开始，采用地基极限承载力公式按基础的尺寸和埋置深度计算地基承载力，这本规范在最近的修编工作时。在上海地区，近年来对10个场地的浅层黏性土和粉土层一共做了39台平板载荷试验，以验证地基极限承载力计算公式的适用性。试验结果表明，上海地区浅层土的地基极限承载力在200kPa300kPa之间，粉土的承载力高于黏性土，粉土的p～s曲线呈渐变型，无明显转折点；而黏性土的p～s曲线有明显的线性段。,你谈到了89版建筑地基基础设计规范和2002版建筑地基基础设计规范的关系，但大家忽略了还有一本74版的工业与民用建筑地基基础设计规范，而且这是个源头。编制74版规范时，上部结构设计还没有采用概率极限状态设计方法，荷载采用的是标准值，地基容许承载力用p1/4公式计算或查地基承载力表，设计方法是十分标准的容许应力法。,但在编制89版规范时，上部结构设计已经采用了概率极限状态设计方法，因此地基设计的荷载也已经用了设计值，与74版规范相比大约提高了25％左右，但由于地基承载力用的仍是容许值，无法用分项系数加以调整。尽管当时采取了一些提高地基承载力值措施，例如c、的统计修正系数采用85％的保证率，深宽修正以后承载力的增量不到10％的也乘以1.1的系数等，但这本规范颁布以后，总的反映是基础的宽度设计得宽了，即承载力是用得低了些。,2002版建筑地基基础设计规范实际上是回到了74版规范的设计水平，虽然在细部上有些差别，但在总体上是回到了74规范，即荷载小了，基础明显减小了，这是回归到74规范的正常情况，不需要害怕。2002版规范与74版规范比较，安全度是一致的；与89规范比较，将本来高了一点的安全度拉了下来，不必有疑问，很正常。,用承载力公式确定的地基承载力 为什么必须验算沉降,建筑地基基础设计规范考虑弹塑性影响计算的临界承载力，在一定程度上考虑了变形的影响，却还要验算沉降。 我想问，按我国建筑地基基础设计规范公式计算的承载力特征值还需要验算沉降，是不是存在矛盾。,建筑地基基础设计规范的公式来源于前苏联规范。前苏联的规范采用p1/4公式控制基底压力的目的是为了进行沉降计算，认为基底以下塑性区的开展深度没有超过1/4的基础宽度，地基中大部分区域还处于弹性状态，可以用弹性理论计算应力，并用以计算沉降。满足了这个公式恰恰是沉降计算的前提，并不是基底压力小于p1/4公式计算的结果就不需要进行沉降计算了。,建筑地基基础设计规范GB 5007-2002基本上沿袭了前苏联规范的体系，用规范的地基承载力公式计算的结果并不包含沉降必然满足要求的结论。恰恰相反，几个版本的地基基础设计规范都强调按照地基承载力公式计算结果确定的地基承载力，必须验算沉降。 你的理解上存在一些问题。,问题之一是混淆了强度与变形两个不同性质的问题的界限。地基承载力与建筑物的沉降控制不能加以等同，前者是强度问题，与沉降控制不存在直接的因果关系，用强度指标得不到沉降量，用压缩模量也得不到稳定验算的结果。,问题之二是不了解如何进行变形控制。变形控制必须控制计算沉降满足建筑物的要求，根据不同类型的建筑物，用不同性质的变形指标来控制，而承载力验算只与基础尺寸及埋置深度有关，与建筑物的类型没有直接的关系，因此只验算地基承载力不能替代变形控制。,问题之三是地基承载力验算与沉降计算所涉及的土层深度范围不同。对地基承载力验算有影响的主要是持力层和软弱下卧层，层位太深的土层对承载力不会有什么影响。但深层的土层对沉降量还是有重要的影响，建筑物的平面尺寸越大、基础的宽度越宽，对沉降有影响的深度范围就越深。,承载力公式与经验关系的比较,建筑地基基础设计规范计算地基土强度特征值的公式中涉及土的容重项，如果地下水位不同时，地基承载力的计算结果是不一样的。但如按静探结果、标贯试验或物理性指标计算或查表求其承载力时，根本与地下水位无关。,用地基承载力公式计算的方法，比较具体地反映了工程场地土体抗剪强度指标对地基承载力的影响、也反映了地下水的影响，一般计算的结果比经验公式的结果可能比较大一些，要满足沉降验算的要求。对抗剪强度试验的要求比较高，指标的取值对承载力的计算结果的影响比较大。,用经验方法确定地基承载力，都是建立在载荷试验基础上积累的经验，但所涵盖的范围比较大，经验的成熟程度、当地验证的程度、取值的可靠性可能存在比较大的差别，不能一概而论，要具体分析。 如果当地经验经过工程验证，比较成熟可靠，那么可能比公式计算要好把握一些。但对于笼统地所谓地区经验，没有验证的工程，那需要慎重对待。,