劉蓋　沈亞蘭　湯娜娜

摘要：基床系數(shù)是地質(zhì)勘查的重要參數(shù)。本文引用已有的基床系數(shù)的研究成果的取值現(xiàn)狀的計(jì)算值與規(guī)范給出的經(jīng)驗(yàn)值做對(duì)比， 經(jīng)過(guò)試驗(yàn)分析研究，對(duì)室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)方法基床系數(shù)的取值相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行對(duì)比，以供同仁參考。

Abstract： The bed coefficient is an important parameter for geological exploration. In this paper， the calculated value of the existing research results of the bed coefficient is compared with the empirical value given by the specification. After the experimental analysis， the problems related to the value of the bed coefficient of the indoor consolidation test method are compared，for the reference of colleagues.

關(guān)鍵詞：室內(nèi)固結(jié)法;地基;基床;計(jì)算;系數(shù)

Key words： indoor consolidation method;foundation;bed;calculation;coefficient

中圖分類號(hào)：TU470 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）23-0171-02

0 ?引言

基床系數(shù)一般是城市地下工程設(shè)計(jì)作為重要的一個(gè)參數(shù)之一，基床系數(shù)數(shù)值的準(zhǔn)確性直接關(guān)系著工程的質(zhì)量和安全性;南京地區(qū)基床系數(shù)的綜合確定是參照原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)合《城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范》（GB50307-2012）附錄H以及江蘇省《巖土工程勘察規(guī)范》（DGJ32/TJ208-2016）附錄J綜合確定。筆者歷經(jīng)南京地鐵十號(hào)線、十二號(hào)線、九號(hào)線以及寧句線地鐵勘察，針對(duì)本地區(qū)地鐵勘察確定基床系數(shù)的研究現(xiàn)狀和地鐵設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，對(duì)室內(nèi)固結(jié)法計(jì)算基床系數(shù)進(jìn)行了研究，結(jié)合大量工程經(jīng)驗(yàn)，充分研究前輩們對(duì)基床系數(shù)的研究基礎(chǔ)上，給出室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)確定黏性土和砂性土的基床系數(shù)邊界條件。

1 ?基床系數(shù)K的定義

基床系數(shù)一般是指地基土在外力的情況下產(chǎn)生單位變形時(shí)所需的應(yīng)力，可以稱呼彈性抗力系數(shù)或地基反力系數(shù)，其相關(guān)系數(shù)可表示為：K=P/S ;K—基床系數(shù)（MPa/m）;P—地基土所受的應(yīng)力（MPa）;S—地基的變形（m）。

基床系數(shù)與地基土的類別（粘性土、礫狀土）、土的狀況包含密度與含水量，物理力學(xué)特性、基礎(chǔ)的形狀及作用面積有關(guān)。基床系數(shù)用于模擬地基土與結(jié)構(gòu)物的相互作用，計(jì)算結(jié)構(gòu)物內(nèi)力及變形。

2 ?規(guī)范規(guī)定的基床測(cè)試方法與分析

2.1 規(guī)定系數(shù)的測(cè)試法

地基土的基床系數(shù)K可由原位載荷板試驗(yàn)（或K30試驗(yàn)）結(jié)果計(jì)算確定。再想到荷載板尺寸的相關(guān)因素，K值會(huì)跟基床寬度B的增加而會(huì)有所降低。

一般在建工程項(xiàng)目所使用的K30荷載板試驗(yàn)是用直徑為30cm的承受板，所測(cè)定土的K30值。而K30值一般是在p-s曲線上對(duì)應(yīng)地基土的變形為0.125cm時(shí)的p值與p0.125變形的比值：K30=P0.125/0.125。

2.2 基床系數(shù)的室內(nèi)試驗(yàn)

由于原位荷載板試驗(yàn)受試驗(yàn)方法的局限性，一般情況是在施工階段對(duì)地表土層和基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)的地基基床系數(shù)進(jìn)行測(cè)量。在進(jìn)行勘察工作中，不開(kāi)挖的情況下，很難直接測(cè)量土壤表層以下的土壤。在具體的巖土工程勘察過(guò)程中，通常采用原位試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)、結(jié)合經(jīng)驗(yàn)值等方法進(jìn)行綜合性分析。

規(guī)范規(guī)定三軸試驗(yàn)法：三軸試驗(yàn)是將土樣經(jīng)飽和處理后，在K0狀態(tài)下固結(jié)，對(duì)一組土樣分別做試驗(yàn)：σ3=K0rh， σ1=rh;n=Δσ3/Δσ1=0.0，0.1，0.2，0.3

固結(jié)試驗(yàn)法：根據(jù)固結(jié)試驗(yàn)中測(cè)得應(yīng)力與變形關(guān)系來(lái)確定基床系數(shù)K：

K=（σ2-σ1）*（1+em）/（（e1-e2）*h0）;（σ2-σ1）—應(yīng)力增量（MPa）;（e1-e2）—相應(yīng)的孔隙比減量;em—em=（e1+e2）/2;h0—樣品高度（m）。

2.3 固結(jié)試驗(yàn)方法現(xiàn)狀分析

①多年來(lái)，對(duì)于基床系數(shù)試驗(yàn)以及取值，前輩們做出了大量辛苦努力，譬如仲鎖慶等在《地基土基床系數(shù)研究》一文中給出采用E1-2近似給出估算基床系數(shù)的公式。

對(duì)于砂土、粉土，計(jì)算公式為：K1△≈1.85 Es1-2

對(duì)于粘性土，計(jì)算公式為：K1△≈3.30 Es1-2

②彭友君在《地鐵設(shè)計(jì)中基床系數(shù)的解決方案》一文中建立基床系數(shù)k與壓縮模量Es的關(guān)系?；驹O(shè)定為：1）地鐵荷載具有線性荷載的特點(diǎn)，當(dāng)基礎(chǔ)的長(zhǎng)度與寬度之比大于3時(shí)，地鐵荷載按條形基礎(chǔ)荷載來(lái)考慮;2）基床系數(shù)的取值基于 K30圓形板載荷試驗(yàn)的結(jié)果。

對(duì)于粘性土基床系數(shù)：K=7.60×（1-μ-μ2）Es/（1-μ）（1-μ2）

砂性土基床系數(shù)： K=2.55×（1-μ-μ2）Es/（1-μ）（1-μ2）

式中： K—基床系數(shù)（MPa/m）;

μ—土的μ為土的泊松比;

Es—土的壓縮模量。

結(jié)合K30定義，指地基土的變形為0.125cm時(shí)的p值與p0.125變形的比值，即對(duì)于直徑為30cm的承載板，變形為0.125cm視為彈性變形范圍。而對(duì)于常用固結(jié)法試驗(yàn)，Es1-2指固結(jié)壓力為100～200kPa對(duì)應(yīng)的孔隙比變量，該壓力段是否為彈性變形范圍內(nèi)值得商榷，應(yīng)結(jié)合土性、狀態(tài)綜合確定壓縮模量。

3 ?經(jīng)驗(yàn)系數(shù)關(guān)系公式

①基床系數(shù)與K與標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系

參考謝旭升等（1996）及其他有關(guān)資料，基床系數(shù)K與標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式為：K=（1.5～3.0）N

也可由標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N推算水平基床系數(shù)和垂直基床系數(shù)的公式為：

水平基床系數(shù) ?Ks=4N

垂直基床系數(shù) ?Kc=2N

②基床系數(shù)K與無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu經(jīng)驗(yàn)關(guān)系

黏土可根據(jù)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu推算水平基床系數(shù)和垂直基床系數(shù)的公式為：

水平基床系數(shù) ?Ks=（8～12）qu

垂直基床系數(shù) ?Kc=（4～6）qu

③經(jīng)驗(yàn)值

經(jīng)驗(yàn)值根據(jù)江蘇省《巖土工程勘察規(guī)范》（DGJ32/TJ208-2016）附錄所取值。

4 ?實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與對(duì)比

4.1 工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

結(jié)合我司在南京地鐵南京地鐵十號(hào)線、十二號(hào)線、九號(hào)線以及寧句線地鐵勘察經(jīng)驗(yàn)，在彭友君在《地鐵設(shè)計(jì)中基床系數(shù)的解決方案》一文中建立基床系數(shù) k 與壓縮模量Es 的關(guān)系基礎(chǔ)上，結(jié)合地區(qū)土質(zhì)特性，給出壓縮試驗(yàn)成果與垂直基床系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法見(jiàn)表1。

4.2 案例佐證

以南京過(guò)江隧道采集土樣用固結(jié)法計(jì)算基床系數(shù)與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證對(duì)比見(jiàn)表2。

5 ?結(jié)論

①結(jié)合前輩對(duì)基床系數(shù)研究理論以及基床系數(shù)原理，提出固結(jié)試驗(yàn)法根據(jù)不同試驗(yàn)壓力段計(jì)算基床系數(shù)。②根據(jù)南京區(qū)域地質(zhì)條件，提出不同土的狀態(tài)、類別選取不同壓力段計(jì)算垂直基床系數(shù)與經(jīng)驗(yàn)值相吻合。

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