王 潔，鄭玉元

(貴州大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴州 貴陽 550003)

素填土地基fa的確定

王 潔，鄭玉元

(貴州大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴州 貴陽 550003)

通過重型圓錐動力觸探(N63.5)和平板載荷試驗(PLT)等多種測試方法，克服了現(xiàn)場取樣、室內(nèi)土工試驗離散性大等困難。結(jié)合工程實例，確定了素填土層的地基承載力和變形模量。為填土地基處理建立地方數(shù)據(jù)庫及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)積累經(jīng)驗，對類似場地勘察工程的實施具有一定的指導(dǎo)意義。

地基承載力;N63.5;平板載荷試驗

素填土是由碎石土、砂土、粉土和粘性土等一種或幾種材料組成，不含雜物或含雜物很少［1］。由于填土的地基承載力較低，一般不選擇該層作為基礎(chǔ)的持力層，因此一般對于填土的物理力學(xué)指標(biāo)是根據(jù)地方經(jīng)驗來進(jìn)行取值。然而，隨著高層建筑建設(shè)的發(fā)展，為了充分利用地下空間資源，在廣場下修建地下車庫等已屢見不鮮。對于一些高填方地區(qū)，修建此類建筑，采用換填的方法并不經(jīng)濟(jì)。因此，為了使基礎(chǔ)設(shè)計做到既安全穩(wěn)定又經(jīng)濟(jì)合理，準(zhǔn)確地確定素填土層地基承載力具有重要的意義。

1 確定地基承載力的方法

1.1 理論公式計算法

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007－2002)中地基承載力特征值公式

式中:fa為由抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定的地基承載力特征值;mb、md、mc為與內(nèi)摩擦角有關(guān)的地基承載力系數(shù);b、d分別為基礎(chǔ)的寬度與深度;γm、γ為基礎(chǔ)底面上、下土的重度 Ck;為土的內(nèi)聚力標(biāo)準(zhǔn)值。該公式的出發(fā)點(diǎn)是考慮允許塑性區(qū)的發(fā)展范圍，與地基承載力的物理含義是一致的。對于地基承載力比較確切的定義應(yīng)該是地基受荷載后塑性區(qū)限制在一定范圍內(nèi)，保證不產(chǎn)生整體剪切破壞而喪失穩(wěn)定，且地基變形不超過允許值時的承載能力。因此允許地基中存在一定范圍的剪切破壞區(qū)(即塑性區(qū))，因為這種小范圍的塑性區(qū)對于整個土體的穩(wěn)定性不會帶來任何影響，從而充分利用了土體的強(qiáng)度。但對填土則難以進(jìn)行取樣做室內(nèi)土工試驗，該方法在填土層中則不可取。

1.2 原位測試法

用原位測試方法確定地基承載力在生產(chǎn)實際中具有廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)在于保持了土體的天然狀態(tài)，不脫離巖土體原來的環(huán)境，測試結(jié)果精度較高，主要有靜載荷、旁壓、靜力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗。一般認(rèn)為靜載荷試驗是確定地基承載力最可靠的方法。旁壓試驗的原理和載荷試驗類似，只是加壓的方向不同。靜力觸探與標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗是用比貫入阻力或標(biāo)貫錘擊數(shù)來間接確定地基承載力的，主要通過與載荷試驗的對比，然后經(jīng)過大量的統(tǒng)計得到比貫入阻力或標(biāo)貫錘擊數(shù)與地基承載力的經(jīng)驗關(guān)系。

1.3 規(guī)范表格法

根據(jù)室內(nèi)試驗指標(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。該方法所用規(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。同時，這些指標(biāo)受到眾多因素的影響，如試驗樣品的擾動程度、儀器設(shè)備的精度、試驗的過程等。因此所得到的地基承載力的可信度不是很高，在生產(chǎn)實際中一般僅作為參考。

1.4 地方經(jīng)驗法

是一種基于地區(qū)的使用經(jīng)驗，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。

綜上所述，對于素填土層，通過原位測試方法，參照相關(guān)規(guī)范和手冊以及通過地方經(jīng)驗來綜合確定其地基承載力是一種較為合理的方法。

2 工程實例

擬建工程為貴陽某小區(qū)內(nèi)各組團(tuán)的配套停車場，層數(shù)為一層，層高4.2 m，結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)，最大柱荷載為2 000 KN。場區(qū)原為洼地，后經(jīng)回填至現(xiàn)地面標(biāo)高，回填土成分主要為粘土、碎石及塊石，回填時間約為2～10 a，深度約15～30 m，考慮上部擬建物荷載不大，素填土層厚度較大，可以作為基礎(chǔ)的持力層。因此，合理的確定素填土層的地基承載力具有重要的意義。由于該土層取樣做試驗具有很大的離散性，因此決定以重型圓錐動力觸探和淺層平板載荷試驗兩種原位測試方法，結(jié)合鉆探、坑探來綜合分析、研究場地內(nèi)巖土工程地質(zhì)條件，準(zhǔn)確合理地確定素填土層的地基承載力。

2.1 重型圓錐動力觸探

圓錐動力觸探(N63.5)是工程地質(zhì)原位測試的主要方法之一，它是利用一定的錘擊動能，將一定規(guī)格的圓錐探頭打入土中，根據(jù)打入土中的阻力大小判別土層的變化，對土層進(jìn)行力學(xué)分層，并確定土層的物理力學(xué)性質(zhì)，對地基土作出工程地質(zhì)評價。

2.1.1 試驗結(jié)果分析

通過對現(xiàn)場的91個點(diǎn)進(jìn)行重型圓錐動力觸探試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析及剔除異常值，得出現(xiàn)場圓錐動力觸探試驗綜合分析表如下:

表1 圓錐動力觸探測試綜合統(tǒng)計表

根據(jù)重型圓錐動力觸探試驗常用重型動探錘擊數(shù) N63.5確定出素填土的地基承載力 fk=280 kPa(根據(jù)《工程地質(zhì)手冊》第四版以及對比相鄰地區(qū)經(jīng)驗得出)。由于場地素填土內(nèi)塊石較多，致使各項參數(shù)取值偏大，參照相關(guān)規(guī)范和手冊，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場淺層平板載荷試驗來進(jìn)行綜合判斷。

2.2 淺層平板載荷試驗

淺層平板載荷試驗是在擬建建筑物場地上將一定尺寸和幾何形狀(圓形或方形)的剛性板，安放在被測的地基持力層上，逐級增加荷載，并測得每一級荷載下的穩(wěn)定沉降，直至達(dá)到地基破壞標(biāo)準(zhǔn)，由此可以得到荷載p－s曲線。

2.2.1 試驗結(jié)果分析

根據(jù)相關(guān)規(guī)范、建筑物結(jié)構(gòu)特征、是否便于試驗正常進(jìn)行及現(xiàn)場工程地質(zhì)條件等因素綜合考慮，在場地內(nèi)選擇3個試驗點(diǎn)進(jìn)行淺層平板載荷試驗。根據(jù)相關(guān) p－s曲線圖(圖1、2、3)和成果表，本次試驗結(jié)果分析如下:

圖 1 1#點(diǎn) p－s曲線

1號試驗點(diǎn)加載到260 KPa壓力時，累計沉降量達(dá)51.53 mm，相對沉降(s/b)大于0.06，試驗終止。觀察 P～S曲線，取其曲線起始直線段的終點(diǎn)為比例界限，即比例界限140 KPa，終止試驗的前一級為極限荷載，即極限荷載為240 KPa，將極限荷載除以2的安全系數(shù)與比例界限的荷載相比較，取小值為該試驗點(diǎn)承載力特征值，即該試驗點(diǎn)承載力特征值為120 KPa。

2號試驗點(diǎn)加載到240 KPa壓力時，累計沉降量達(dá)53.45 mm，相對沉降(s/b)大于0.06，試驗終止。觀察 P～S曲線，取其曲線起始直線段的終點(diǎn)為比例界限，即比例界限140 KPa，終止試驗的前一級為極限荷載，即極限荷載為220 KPa，將極限荷載除以2的安全系數(shù)與比例界限的荷載相比較，取小值為該試驗點(diǎn)承載力特征值，即該試驗點(diǎn)承載力特征值為110 KPa。

圖2 2#點(diǎn)p－s曲線

3號試驗點(diǎn)加載到330 KPa壓力時，累計沉降量達(dá)58.22 mm，相對沉降(s/b)大于 0.06，試驗終止。觀察 P～S曲線，取其曲線起始直線段的終點(diǎn)為比例界限，即比例界限180 KPa，終止試驗的前一級為極限荷載，即極限荷載為300 KPa，將極限荷載除以2的安全系數(shù)與比例界限的荷載相比較，取小值為該試驗點(diǎn)承載力特征值，即該試驗點(diǎn)承載力特征值為150 KPa。

圖3 3#點(diǎn)p－s曲線

各試點(diǎn)試驗結(jié)果統(tǒng)計如下表2:

表2 平板載荷試驗成果表

根據(jù)試驗結(jié)果，素填土地基各測點(diǎn)承載力特征值為110～150 KPa。承載力特征值最大極差為 40 KPa，大于其平均值127 KPa的30%，離散性較大，該地基物理力學(xué)指標(biāo)極不均勻，建議該地層承載力特征值及變形模 量按表3取值:

表3 素填土層的力學(xué)參數(shù)建議值

3 結(jié)論

1)經(jīng)現(xiàn)場重型圓錐動力觸探試驗和淺層平板載荷試驗相結(jié)合，并參照相關(guān)規(guī)范和手冊，由于場地素填土內(nèi)塊石較多，致使重型圓錐動力觸探試驗所得的各項參數(shù)取值偏大，因此結(jié)合現(xiàn)場淺層平板載荷試驗，得到素填土層的地基承載力:fak=110 KPa，變形模量:E0=5.56 MPa。

2)由于素填土層取樣的困難，采用原位測試方法來確定素填土地基承載力具有實際的工程意義，同時也為巖土工程勘察工作提供了有力的依據(jù)。但是對于一些比較復(fù)雜的工程地質(zhì)情況，應(yīng)加強(qiáng)其與其他檢測方法來進(jìn)行對比和結(jié)合使用，進(jìn)行綜合對比，總結(jié)提高經(jīng)驗認(rèn)識水平，積累經(jīng)驗，盡快的建立地方數(shù)據(jù)庫及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以更好的指導(dǎo)工程實踐。

［1］中華人民共和國建設(shè)部.巖土工程勘察規(guī)范(GB50021－2001)(2009年版).

［2］中華人民共和國建設(shè)部.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB50007－2002)附錄 C.

［3］中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——圓錐動力觸探試驗規(guī)程 YS 5219－ 2000［S］.2000.

［4］工程地質(zhì)手冊.編委會.工程地質(zhì)手冊(第四版)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社.

TU432

B

1004－1184(2012)05－0129－02

2012－05－23

王潔(1988－)，女，貴州遵義人，在讀碩士研究生，研究方向:巖土體工程性質(zhì)及其穩(wěn)定。