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        軟質(zhì)巖石fa的確定方法——以貴陽小河區(qū)某廉租住房工程為例

        2012-09-18 07:23:48夏江黔鄭玉元張高杰
        地下水 2012年2期
        關(guān)鍵詞:承載力

        夏江黔,鄭玉元,張高杰

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

        軟質(zhì)巖石是指飽和單軸抗壓強(qiáng)度小于或等于30 MPa的巖石,其地基承載力的確定方法目前主要有現(xiàn)場巖基載荷試驗(yàn)法、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法、室內(nèi)飽和單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)法、理論計(jì)算法和數(shù)值模擬法等方法?,F(xiàn)場巖基載荷試驗(yàn)被公認(rèn)為是確定巖石地基承載力較為可靠的方法,同時它又是理論計(jì)算和數(shù)值模擬方法重要的對比依據(jù) ,因此進(jìn)行現(xiàn)場巖基載荷試驗(yàn)具有重要的意義。另一方面,《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007–2002)(以下簡稱“02規(guī)范”)規(guī)定對完整、較完整和較破碎的巖石地基承載力特征值,可根據(jù)室內(nèi)飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值乘以折減系數(shù)確定地基承載力特征值,但明確要求折減系數(shù)要由地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定,而現(xiàn)場巖基載荷試驗(yàn)是根據(jù)室內(nèi)飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值反算和調(diào)整折減系數(shù)的重要依據(jù)。本文擬對貴陽市小河區(qū)某廉租住房工程軟質(zhì)巖石地基承載力開展試驗(yàn)研究,以探討其變化規(guī)律,并為建立地區(qū)性地基承載力經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式提供依據(jù)。

        1 工程概況

        擬建工程位于貴陽市小河區(qū)黔江路貴陽黔江機(jī)械廠內(nèi),擬建建筑物分為小高層和多層建筑2部分,小高層建筑為-1+11F、多層建筑為-1+6F層,附屬設(shè)施為綠化區(qū)和小區(qū)道路、服務(wù)設(shè)施等?;A(chǔ)形式擬采用擴(kuò)底墩基礎(chǔ),擬建建筑物最大柱荷載為4 500KN/柱~7 500KN/柱,建筑物對沉降敏感。場地表層為雜填土,粉質(zhì)粘土,下伏基巖為侏羅系自流井群(J1-2z1)褐紅色粉砂質(zhì)泥巖、灰綠色泥質(zhì)砂巖夾紫紅色泥巖組成,巖層產(chǎn)狀為160∠25°,節(jié)理裂隙發(fā)育,遇水后軟化明顯,失水崩解,巖芯呈砂狀、碎塊狀,少量塊狀、柱狀。

        巖體縱波速值2400<Vp<2 800m/s,平均值2 650m/s,鉆孔內(nèi)的實(shí)測波速平均值3 280m/s為場地的完整巖體代表值,巖石自然抗壓強(qiáng)度平均值為2.449 Mpa,完整性系數(shù)平均值0.657,為較完整的極軟巖,BQ=264.82,巖體基本質(zhì)量等級為V級。

        2 法確定軟質(zhì)巖地基承載力

        在實(shí)際工程中,巖石地基承載力特征值可由載荷試驗(yàn)、巖石單軸抗壓強(qiáng)度、巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度和其他原位測試、公式計(jì)算和結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等方法綜合確定。

        2.1 巖芯天然狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)確定地基承載力

        巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)具有操作簡單、周期短成本低的優(yōu)點(diǎn),是目前確定巖石地基承載力應(yīng)用最廣泛的一種方法。對完整、較完整和較破碎的巖石地基承載力特征值,可根據(jù)室內(nèi)飽和單軸抗壓強(qiáng)度按下式計(jì)算:

        式中,fa為巖石地基承載力特征值(Kpa);frk為巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(Kpa);Ψr為折減系數(shù)。折減系數(shù)根據(jù)巖體完整程度以及結(jié)構(gòu)面的間距、寬度、產(chǎn)狀和組合,由地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定。無經(jīng)驗(yàn)時,對完整巖體可取0.5,對較完整巖體可取0.2~0.5,對較破碎巖體可取0.1~0.2。但是,在的取值時,人們普遍選取比較保守的值,從而使得計(jì)算出來的巖石地基承載力特征值小于實(shí)際的巖石承載力,導(dǎo)致安全系數(shù)偏于保守。

        在場地內(nèi)取17件巖樣,經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算,巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度平均值frm=2.449 Mpa,統(tǒng)計(jì)修正系數(shù)Ψ=0.882,標(biāo)準(zhǔn)值frk=2.161 Mpa,按完整性系數(shù)內(nèi)查確定折減系數(shù)Ψr=0.36,巖石地基承載力特征值 fa=Ψr·frk=0.36×2.161 Mpa=777.6 Kpa。(表 1)

        2.2 巖基靜載荷試驗(yàn)確定地基承載力

        由于巖芯天然狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)確定地基承載力局限性,因此可按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)中的巖基載荷試驗(yàn)方法確定其巖基承載力。

        巖基載荷試驗(yàn)就是在擬建建筑場地上,在巖石地基表層放置一定規(guī)格的方形或圓形承壓板,在其上逐級施加荷載,測定相應(yīng)荷載作用下地基巖體的穩(wěn)定沉降量,繪制P-S曲線,分析研究巖基的強(qiáng)度與變形的特性,求得巖基極限承載力與變形模量等力學(xué)數(shù)據(jù)。

        巖基載荷試驗(yàn)可不經(jīng)鉆探取樣,直接測定巖體力學(xué)性質(zhì),因而比其他試驗(yàn)更能真實(shí)反映巖體的天然結(jié)構(gòu)及天然應(yīng)力狀態(tài)下的特性,測定的巖基承載力特征值也更接近實(shí)際。

        本文根據(jù)相關(guān)規(guī)范、建筑物結(jié)構(gòu)特征、是否便于試驗(yàn)正常進(jìn)行及現(xiàn)場工程地質(zhì)條件等因素綜合考慮,本次對中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖進(jìn)行3個巖基載荷試驗(yàn)點(diǎn),試驗(yàn)點(diǎn)位置由勘察人員確定。根據(jù)場地巖性,本次試驗(yàn)選用面積0.07m2的圓形承壓板進(jìn)行試驗(yàn)。

        表1 粉砂質(zhì)泥巖巖樣(天然)試驗(yàn)分析表

        2.2.1 測試結(jié)果

        1#試驗(yàn)點(diǎn)加載到3900 KPa壓力時,壓力勉強(qiáng)加上而不能保持穩(wěn)定,試驗(yàn)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3300 KPa,終止試驗(yàn)的前一級為極限荷載,即極限荷載為3600 KPa,將極限荷載除以3的安全系數(shù)與比例界限的荷載相比較,取小值為該試驗(yàn)點(diǎn)承載力特征值,即11030201#試驗(yàn)點(diǎn)承載力特征值為1200 KPa。

        2#試驗(yàn)點(diǎn)加載到4800 KPa壓力時,壓力勉強(qiáng)加上而不能保持穩(wěn)定,試驗(yàn)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3200 KPa,終止試驗(yàn)的前一級為極限荷載,即極限荷載為4400 KPa,將極限荷載除以3的安全系數(shù)與比例界限的荷載相比較,取小值為該試驗(yàn)點(diǎn)承載力特征值,即11030202#試驗(yàn)點(diǎn)承載力特征值為1467 KPa。

        3#試驗(yàn)點(diǎn)加載到5600 KPa壓力時,壓力勉強(qiáng)加上而不能保持穩(wěn)定,試驗(yàn)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4000 KPa,終止試驗(yàn)的前一級為極限荷載,即極限荷載為5200 KPa,將極限荷載除以3的安全系數(shù)與比例界限的荷載相比較,取小值為該試驗(yàn)點(diǎn)承載力特征值,即11030203#試驗(yàn)點(diǎn)承載力特征值為1733 KPa。

        圖1 1#試驗(yàn)點(diǎn)巖基載荷荷試驗(yàn)曲線圖

        2.2.2 試驗(yàn)成果

        經(jīng)現(xiàn)場載荷試驗(yàn),“小河區(qū)某廉租住房工程”中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖地基各試驗(yàn)點(diǎn)的承載力特征值為1200~1733 KPa,變形模量為50.85~86.02 MPa。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)附錄H H.0.10條,可取承載力特征值最小值作為中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖地基承載力特征值,建議中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖地基承載力特征值:fa=1200 KPa E0=50.85 MPa

        3 結(jié)論

        1)用單軸抗壓強(qiáng)度確定軟質(zhì)巖石fa存在缺陷,因?yàn)檎蹨p系數(shù)范圍過大,建立的對應(yīng)關(guān)系不夠準(zhǔn)確,在實(shí)際取值時,人們一般選取比較保守的值,使得巖石地基承載力特征值偏小,從而提高了建筑物的造價。

        2)試驗(yàn)成果資料顯示:巖基載荷試驗(yàn)得到的fa是用單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)確定的fa的1.54倍。采用巖基載荷試驗(yàn)可充分挖掘軟質(zhì)巖石地基承載能力,節(jié)省基礎(chǔ)工程費(fèi)用。

        圖2 2#試驗(yàn)點(diǎn)巖基載荷荷試驗(yàn)曲線圖

        圖3 3#試驗(yàn)點(diǎn)巖基載荷荷試驗(yàn)曲線圖

        [1]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.2007.

        [2]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50007一2002)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社.2002.

        [3]王林華.巖基靜載荷試驗(yàn)及其結(jié)果分析[J].安徽農(nóng)學(xué)通報.2007.13(13):186-187.

        [4]韋大仕,紅層——軟巖地基承載力確定方法的研究[D].中南大學(xué)碩士論文.2005.

        [5]呂軍.廣州地區(qū)軟巖承載力的討論[J].巖土工程技術(shù).2002.1:3-7.

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