張文星 劉曉光 原德蛟 衛(wèi)一華 孫 偉

（西北綜合勘察設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710003）

0 引言

黃土是我國分布較廣的區(qū)域性特殊土，分布面積約64×104 km2，占國土面積的6.6%，主要分布在黃河流域[1]。以往的研究多以Q3黃土為對(duì)象，較少涉及Q2黃土。但隨著工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，越來越多的工程將直接涉及到Q2黃土的地基[2]。本文以延安地區(qū)Q2古土壤為研究對(duì)象，通過對(duì)原位測(cè)試成果、室內(nèi)試驗(yàn)及淺層平板載荷試驗(yàn)成果資料的對(duì)比分析，探討采用理論公式、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（SPT）擊數(shù)換算等方法計(jì)算Q2古土壤的承載力特征值的實(shí)用性，為Q2古土壤的工程實(shí)踐提供有價(jià)值的參考。

1 試驗(yàn)概況

本文選取6個(gè)試驗(yàn)資料較完整的載荷試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，為建立試驗(yàn)點(diǎn)物理力學(xué)參數(shù)的對(duì)比數(shù)據(jù)，在各載荷試驗(yàn)點(diǎn)試坑外進(jìn)行相應(yīng)深度的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（SPT），并在試驗(yàn)位置采取1組原狀土樣（每組2件）進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)，其物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

淺層平板載荷試驗(yàn)按國標(biāo)GB50021-2001規(guī)范中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，承壓板采用直徑為798mm（面積0.5m2），厚度為60mm的圓形鋼板，試驗(yàn)采用慢速維持荷載法，分10～13級(jí)加荷，每級(jí)穩(wěn)定時(shí)間不小于120分鐘。各載荷試驗(yàn)點(diǎn)的p-s曲線見圖1。

表1 各試驗(yàn)點(diǎn)處原狀土的物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

2 天然地基承載力的確定

以下通過淺層平板載荷試驗(yàn)、SPT擊數(shù)及地基承載力的理論公式計(jì)算等確定地基持力層的承載力，并分析其相互關(guān)系。

2.1 載荷試驗(yàn)確定地基土承載力特征值

由圖1可知，在淺層平板載荷試驗(yàn)中，各試驗(yàn)點(diǎn)終止時(shí)，地基土均未達(dá)到極限承載力，地基土的承載力特征值fa按規(guī)范取p-s曲線上的比例界限荷載，或取承壓板平均沉降與其寬度的比值s/b=0.01～0.015所對(duì)應(yīng)的荷載，但其值不大于最大加荷量的一半。

2.2 理論公式確定地基承載力特征值

（1）按規(guī)范法確定地基土承載力（P1/4臨塑荷載公式）。按照規(guī)范GB50007-2011第5.2.5條文中的公式：

式中：fa1——由土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定的地基承載力特征值kPa；γ、γm——分別為基底以下和基底以上土的平均重度（kN/m3），地下水位以下取有效重度；b——基礎(chǔ)底面寬度(m)；d——基礎(chǔ)埋深（m）；Mb、Mc、Md——承載力系數(shù) （根據(jù)土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值查表取值）；ck——基礎(chǔ)以下一倍寬度范圍內(nèi)土的粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）。

（2）極限承載力采用被列入行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》的魏西克（Vesic）極限承載力公式計(jì)算，公式如下：

式中：fu1——Vesic公式確定的地基土極限承載力(kPa)；ζr、ζq、ζc基礎(chǔ)形狀系數(shù)；Nr、Nq、Nc——承載力系數(shù)。

（3）太沙基（Terzaghi）地基極限承載力公式，對(duì)方形基礎(chǔ)半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式如下：

式中：fu2——Terzaghi公式確定的地基土極限承載力(kPa)；Nc、ND、NB——承載力系數(shù)。

理論公式計(jì)算及載荷試驗(yàn)確定的地基土承載力特征值統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

表2 實(shí)測(cè)與公式計(jì)算地基土承載力特征值表

由表2可以看出，采用室內(nèi)固結(jié)快剪指標(biāo)按P1/4臨塑荷載公式計(jì)算的地基土承載力特征值與載荷試驗(yàn)實(shí)測(cè)值相近，比值在0.85～1.20之間，平均值1.00，說明比符合載荷試驗(yàn)確定的承載力值。

采用Vesic地基極限承載力公式計(jì)算的極限承載力與實(shí)測(cè)地基土承載力特征值的比值介于3.87～5.67平均值4.75。因此，采用 Vesic地基極限承載力公式計(jì)算地基土的承載力特征值時(shí)，安全系數(shù)K可取3.5～4.0。考慮到古土壤結(jié)構(gòu)性較強(qiáng)，試驗(yàn)過程中易受擾動(dòng)的特點(diǎn)，為充分發(fā)揮地基土的承載力，K可取3.5。強(qiáng)度越高，安全系數(shù)取值越大。

采用Terzaghi地基極限承載力公式計(jì)算的極限承載力與實(shí)測(cè)地基土承載力特征值的比值介于3.96～5.80平均值4.86，因此，采用Terzaghi地基極限承載力公式計(jì)算地基土承載力特征值時(shí)，安全系數(shù)可取4.0～4.5。強(qiáng)度越高，安全系數(shù)取值越大。

3 結(jié)論

（1）Q2古土壤具有壓縮性低、承載力高及結(jié)構(gòu)性較強(qiáng)的特點(diǎn)。其承載力特征值計(jì)算時(shí)應(yīng)采用與實(shí)際受力狀態(tài)基本一致的原狀土的固結(jié)快剪指標(biāo)的平均值，P1/4臨塑荷載公式進(jìn)行計(jì)算。

（2）當(dāng)采用Vesic地基極限承載力公式計(jì)算Q2古土壤的承載力特征值時(shí),安全系數(shù)K可取3.5～4.0；當(dāng)采用Terzaghi地基極限承載力公式計(jì)算地基土承載力特征值時(shí)，安全系數(shù)可取4.0～4.5。地基土的力學(xué)指標(biāo)可取原狀土的固結(jié)快剪指標(biāo)的平均值，土層強(qiáng)度越高,安全系數(shù)取值可越大。

［1］GB50025-2004中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2004.

［2］李大展,何頤華,隋國秀.Q2黃土大面積浸水試驗(yàn)研究[J].巖土工程學(xué)報(bào),1993,15(2)：1-11.

［3］中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).GB50021-2001巖土工程勘察規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2009：107-108.

［4］中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).GB50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2011.

［5］中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JGJ72-2004高層建筑巖土工程勘察規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2004.

［6］工程地質(zhì)手冊(cè)編寫組.工程地質(zhì)手冊(cè)[S].2版.北京：中國.

［7］常士驃,張?zhí)K民,項(xiàng)勃,等.工程地質(zhì)手冊(cè)[M].4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社,2006.