地基土均匀性及稳定性评.doc

岩土工程勘察地基均匀性及稳定性评价1 .天然地基的均匀性评价     在建筑物的天然地基浅根底设计时，设计人员最关心的是由于地基变形引起的建筑物的变形(沉降量、沉降差、倾斜及局部倾斜) 而当前在进展建筑物的变形设计时多采用正常使用极限状态的原则设计，即建筑物的变形是否超过变形允许范围值，而造成地基变形最主要的原因之一就是地基存在不均匀的问题；岩土工程师在对地基的均匀性进展评价时由于"岩土工程勘察标准"和"建筑地基根底设计标准"中没有明确的评判标准可供参考，往往仅一笔带过或者只停留在定性的评价上，缺乏必要的定量分析，给岩土工程设计带来诸多不便1.1 地基均匀性的评价范围   对天然地基的均匀性评价时应首先确定其评价的平面范围和深度范围，天然地基 的均匀性评价平面范围与抗震场地评价范围既有相似而又有较大的差异，抗震的建筑场地评价多以自然村或*一街区为单位进展考虑，而建筑地基的均匀性评价时多以建筑物水平投影面积范围为标准，也即通常以建筑物角点包络线所占的面积为评价范围；但地基均匀性的评价深度范围与抗震覆盖层厚度评价具有明显不同的概念，必须有明确的定性概念，假假设它的评价范围与抗震覆盖层厚度的评价范围一致，则将造成过大的投资浪费，建筑抗震覆盖层厚度确实定是以地面至地层界面剪切波速大于 500m／s的岩土层顶面距离为准，而地基均匀性评价深度应掌握以下几条原则：(1) 地基主要受力层情况：对于条形根底为基底下 3b(b为根底底面宽度)，对于独立根底为基底下 1．5b，且评价深度均不小于 5m；(2) 压缩层深度范围：对于天然地基浅根底，独立根底或条形根底其压缩层深度按变形比法确定其评价深度：式中符号意义可参考"地基标准〞〔3〕对大面积根底其评价深度范围按下式确定：式中b：  根底宽度。

且对于大面积根底其评价范围应不小于 1倍根底宽度范围〔4〕对于桩根底按等效实体深根底的底面积按应力比确定评价深度 zn，即z 处的附加应力oz与土的 自重应力 oc 应符合下式要求：2  地基均匀性的评价内容地基的均匀性评价是岩土工程分析与评价的重要内容之一，在审核岩土工程勘察报告时，发现大部份岩土工程师对该部份的评价显得空洞无物，或者根本就不涉及这方面的内容，使得根底设计时对地基土的均匀性难以进展考虑，给建筑物的平安带来隐患，根据有关标准和根底设计经历，地基的均匀性评价，其实就是地基土的压缩性不均匀问题，结合场地特征，应首先确场地所在的工程地质单元，进而根据建筑物的荷载特征估算地基压缩层深度范围2.1 工程地质单元的划分根据现场调绘情况，确定场地是否跨越不同的地貌单元，再根据钻孔揭露资料，绘制场地纵横工程地质剖面图，分析评价岩土质的成因、沉积年代、力学性质，分析地基岩土纵横方向上物理力学性质的差异情况 ，分析建筑物根底平面是否跨越不同的地貌单元和位于同一工程地质单元2.2  地基均匀性评价深度的计算根据建筑物的荷载特征，结合建筑物拟采用的根底型式按式(1)～(4)估算地基岩土的压层深度范围，分析评价压缩层范围内的地基岩土的物理力学性质，进而进展地基均匀性的定性及定量评价。

2.3 不均匀地基的评价按下不列要求对地基的均匀性进展定性及定量评价：① 建筑物根底平面跨越不同的地貌单元 ，岩土层的工程特性在纵横方向上具明显的差异为不均匀地基；② 建筑物所在场地构造破碎带(非全新活动断裂带)发育或构造引起的节理／裂隙发育导致岩体极为破碎(非风化破碎岩体)为不均匀地基；③ 场地内有大面积的软弱粘性土和填土分布，经人工处理过的地基均匀为不均匀地基；④ 根据工程地质剖面图，相邻钻孔的压缩层范围内岩土层界面坡度﹥10°时为不均匀地基；⑤  建筑物平面范围内各钻孔压缩摸量厚度加权平均值的最大值Ema*与最小值Emin的比值作为不均匀系数，并结合同一工程地质单位岩土层厚度的统计变异系数进展分析评价，满足表1条件的可评判为不均匀地基                    表一    地基不均匀系数界限值同一工程地质单位岩土层厚度统计变异系数 δ ≤0.1 0.1~0.3 0.3~0.5 ≥0.5地基不均匀系数(K=Ema*/Emin k 2.50 2.00 1.8 1.5    6、地基主要受力层范围内的岩土层在根底宽度方向上存在厚度明显不同，层厚统计变异系数大于等于0.5，并且相邻钻孔间同一工程地质单元的岩土层厚度差值大于等于0.05b〔b为根底宽度〕时，为不均匀地基，即满足下两式要求时为不均匀地基：b≧0.50|H1 ——H2|≧0.05b式中：H1 、H2 ——相邻钻孔同一工程地质单元岩土层厚度，m；b —根底宽度。

7、在同一钻孔内的地基土压缩层范围内任意相邻两层岩土层的地基地压缩模量比值满足正式要求为不均匀地基：ES1 /ES2>3式中：ES1—上层土压缩模量；      ES2—下层土压缩模量8、对于桩根底其桩底高差大于等于下式计算结果时应判定为不均匀地基： H=Dtan 式中：D—桩径； —相邻桩底中点连续与水平线的夹角2、不均匀地基的稳定性评价对于被判为不均匀地基的场地，应按标准要求进展地基变形的验算评价，以免地基变形失效给建筑物带来平安隐患，地基变形一般包括地基的压缩变形，通常采用标准建议的等效分层总和法进展，而地基失效验算即通常所说的地基稳定性验算；当标准不要求进展地基变形验算的建筑，在根底设计时应采取相应的构造加强措施〔1〕不均匀地基岩土层承载力取值众所周知，建筑物设计时，最为常用的是简化计算方法，即通常将上部构造、地基和根底三个完整的静力平衡构造体系人为地分为上部构造、地基和根底三局部进展独立求解，假定上部构造的柱是嵌固在根底上的，求解出的构造内力〔柱的轴力、弯矩、剪力、转角〕，这些内力作用在根底梁或根底底板上，根底梁或根底底板同时承受地基反力，地基反力与上部构造荷载〔含根底自重及其县挑局部以上的土自重〕保持静力平衡，并假定地基反力是按直线分布，即此时假定根底是绝对刚性，而计算地基变形时又把根底看作是柔 性的，即地基反力是均匀分布的，在对地基上进展承载力和变形验算时，所采用的荷载组合也不同，进展承载力验算时采用的荷载效应的标准组合，而在进展地基的变形验算时，采用的荷载效应的标准永久组合，说明根底刚度的不同地基土的发挥度也不同，也即地基土的承载力非定值，其随根底的刚度不同而变化根据上述简化计算方法，仅仅考虑了总荷载与总反力之间的静力平衡条件，而忽略了上部构造与根底以及根底与地基土之间的变形的连续性质，使得在利用地基土承载力取值时把地基土独立对待，承载力取定值，导致地基土承载力取值偏高或偏低，给建筑物留下平安隐患或造成投资浪费，根据多年的设计经历和地基反力观测，地基土反力由于根底刚度的不同，存在不同程度的集中现象，故根底设计时地基土的承载力可根据根底刚度和根底型式的不同作如下调整：1、当根底刚度较大时地基土承载力可采用偏高值；2、当根底刚度较小时地基土的承载力可取偏低值；3、对独立根底，地基土承载力可取低值；4、而对于条形根底或其它大面积根底地基土承载力取高值。

〔2〕不均匀地基的稳定性计算对于被判为不均匀的地基，除应按有关标准要求进展建筑物的沉降、差异沉降、倾斜等特征分析〔具体分析计算方法可参照"地基标准〞〕外，更为重要的是应根据建筑物的重要性进展地基稳定性验算，国内外在这方面的文献记录较少，岩土工程师对这一重要内容往往均以对地基稳定性"有利〞与"不利〞泛泛带过，显得空洞无物，设计人员无所适从，笔者依据多年根底设计经历及收集的一些文献资料作一简单介绍Terzaghi等国外学者根据地基整体破坏原理，运用刚体平衡理论，假设塑性区展开浓度为1/3或1/4的根底宽度进展地基承载力分析，这对地基整体稳定性分析有极为重要的意义，"地基标准〞建议地基稳定性分析采用圆弧法进展验算〔图1〕，即最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩MR与滑动力矩MR应符合下式： K=MR/MS≧1.2根据图1所示，其稳定平安系数可按下式计算：K=  式中：P—PC—基底附加压力平均值；*——附加压力重心到滑弧圆心的水平距离；W1—土条重量；Li—土条内滑弧长度；H—水平外力；C1 1——土的抗剪强度；R—圆弧半径运用该式进展整体稳定性计算时，仅适用于小偏心荷载的建筑物，其关键是滑弧浓度确实定，滑弧浓度确定了其地基土整体破坏范围也就确定了，根据多项工程地基土圆弧滑动稳定性验算及塑性区展形范围，认为根底外角点底面以下1/4根底宽度范围浓度内，且该点与地面的连线呈45º— /2 夹角的验算范围可满足建筑物平安使用要求；假设经上式验算所得地基稳定性平安系数小于1.2，则应加大根底埋深，继续验算直至满足要求止；或采用增强滑带土抗剪强度的方法重新验算地基稳定性平安系数。

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