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3 月 五. 勘察报告中的岩土 工程 评价 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？  地基承载力特征值 是极限值还是 容许值？  用公式计算的地基 承载力为什么 还必须 验算沉降？ 2. 场 地 的均匀性 评价  评价场地均匀性的 作用是什么？  如何认识与处理场 地土层的不均 匀性？  场地均匀性的评价 方法 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 。  《 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 《 高层建筑 岩土 工程勘察 规程 》 的极 限承载力公式可以 提供地基承载 力吗？ 不知道这能否用于 中低层建筑勘 察的特 征值取值依据？  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。  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200kPa~300kPa 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p 1/4 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p 1/4 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p 1/4 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