贵州省极软岩地基承载力研究

摘要：通过对极软岩场地进行岩基载荷试验，得出折减系数为0.53，远大于规范中的值0.2，并对比分析南京地区建筑地基基础设计规范，建议贵州省规范制定部门多收集极软岩载荷试验数据，进一步细化折减系数。

关键词：极软岩；岩基载荷试验；折减系数

中图分类号：TU47 文献标识码：A文章编号：

Research On Bearing Capacity Of Foundation In Extremely Soft Rock In GuiZhou Province

WANG wei-zhong

（GuiZhou Transportation Planning Survey and Design Academe Company Limited ,Guiyang ,Guizhou ,550001 ）

Abstract: According to the rock foundation loading test in extremely soft rock the author obtains the reduction factor is 0.53, much larger than the value in the specification, and comparative analysis of the building foundation design specifications of Nanjing area, suggests that the department of formulating in standard should collect more rock foundation loading test data to further refined the reduction factor in GuiZhou Province.

Key words: extremely soft rock; rock foundation loading test; reduction factor

0前言

贵州省地处我国西南部，沉积地层发育齐全，自中元古界至第四系均有出露，厚度达3万余米，沉积岩分布范围广，岩石种类多，其中碳酸盐岩最为发育，又有泥岩、泥质粉砂岩和页岩等极软岩分布。

规范[1][2]对极软岩的定义为饱和单轴抗压强度frk≤5，极软岩在工程特性上表现出承载力低、变形大、遇水易软化崩解、曝晒后易开裂等特征。目前工业与民用建筑和公路工程勘察中确定极软岩岩基承载力的最常用方法是用单轴抗压强度标准值乘以折减系数，无经验时，完整岩体可取0.5，较完整岩体可取0.2～0.5，较破碎岩体可取0.1～0.2[1]。但是作者结合贵州大量的工程实践发现：这种做法存在缺陷，因为贵州省规范[3]中提出的折减系数范围过大，建立的对应关系不够准确，因此是在实际取值时，岩土工程勘察人员一般选取比较保守的值，从而造成了工程造价的提高。

1工程概况

某工业厂房位于贵阳市小河向斜核部东翼，场区构造简单，无区域性断层通过，场地地层为侏罗系自流井群，岩性为泥质粉砂岩，产状为80°∠45°，褐红色～紫红色，薄层～中厚层，中风化层节理发育，岩芯多呈碎块状～短柱状，岩体较破碎，勘察取得12件中风化岩芯，天然单轴抗压强度标准值为2.52 Mpa。工程重要性等级为一级，场地等级为二级（中等复杂场地），二级中等复杂地基，岩土工程勘察等级为甲级。

2现场载荷试验

2.1岩基载荷试验简介

图1典型的载荷试验p-s曲线

因为原位测试能较好的反应岩体的实际受力情况，所以确定极软岩地基承载力最可靠、最精确的方法是现场载荷试验，但是其缺点是成本高，周期长，因此多用于高层建筑和特大桥等。

岩基载荷试验是现场在直径为300mm的圆形刚性承压板上逐级增加荷载，并测得每一级荷载下的稳定沉降，直至达到地基破坏标准，将上述试验得到的各级荷载与相应的稳定沉降量绘成P-S曲线，测定承压板下应力影响范围内的岩基的承载力和变形特性。

典型的岩基载荷试验p-s曲线分为三个阶段（图1）：

①、弹性变形阶段Ⅰ，p-s曲线成直线关系，此时荷载小于临塑荷载。

②、剪切变形阶段Ⅱ，p-s曲线由直线变成曲线段，此时荷载大于临塑荷载小于极限荷载。

③、破坏阶段Ⅲ，当荷载大于极限荷载时，沉降急剧加大。

2.2岩石地基承载力的确定

①、 p-s曲线上直线段的终点对应的荷载为比例界限。符合终止加载条件的前一级荷载为极限荷载。将极限荷载除以3的安全系数。取所得值与比例界限值中的小者。

②、每个场地载荷试验的数量不应少于3个，最小值即为岩石地基承载力特征值。

2.3试验过程及结果

①、 01号测点

试验荷载从0 KPa加至4800KPa， P～s曲线呈缓变形，无明显陡降段，s～lgt曲线呈平行规则排列，荷载加载到4800KPa后，已达到本次试验的荷载要求，总沉降量为18.91mm，故该试验点极限荷载为Pu≥4800KPa，承载力特征值为fa＝1600KPa(比例界限值为1600 KPa)。

图2 01号测点P-S曲线图 图301号测点s～lgt曲线图

②、02号测点

试验荷载从0 KPa加至4800KPa，累计沉降量为37.61mm，P～s曲线呈缓变形，无明显陡降段，s～lgt曲线呈平行规则排列；试验荷载加载到4800KPa，已达到本次试验的荷载要求，故该试验点极限荷载为Pu≥4800KPa,承载力特征值为fa＝1600KPa(比例界限值为2000 KPa)。

图4 02号测点P-S曲线图 图502号测点s～lgt曲线图

③、03号测点

试验荷载从0 KPa加至4000KPa，累计沉降量为34.46mm，P～s曲线呈缓变形，无明显陡降段，荷载继续加载到4400KPa时，本级沉降量为10.53mm，累计沉降量为44.99mm，沉降急骤增大，P～s曲线出现陡降，该测试点在本级荷载作用下已至破坏；故该试验点极限荷载Pu=4000 KPa，承载力特征值为fa＝1333KPa(比例界限值为1600 KPa)。

图6 03号测点P-S曲线图 图703号测点s～lgt曲线图

2.4试验结果对比分析

根据试验资料分析：01、02、03测试点承载力特征值的最小值为1333kPa，根据规范[1]，拟建场地中风化泥质粉砂岩承载力特征值为fa＝1333kPa。其实际的折减系数为1.33 Mpa÷2.52 Mpa=0.53，远大于较破碎岩体的0.2。另外高文华等[4]分析了岳阳市中风化软质岩载荷试验结果，根据规范提供的方法反算折减系数，得出岳阳市城区较完整的中风化板岩地基承载力的实际折减系数明显高于规范所提供的折减系数0.2，达到了0.33～0.51，建议取值0.3。

3折减系数对比分析

《贵州建筑地基基础设计规范》中软质岩可根据现场鉴别结果，按下表确定其承载力特征值：

表1 极软岩地基承载力特征值fa（Kpa)

岩石类别 单轴抗压强度

标准值(MPa) 地基承载力

特征值fa（KPa）

中等风化（较破碎） 微风化（完整）

极软岩 frk≤5 300～750 750～2200

为了能得到非零的折减系数，假设极软质岩最小值为1 MPa。中等风化（较破碎）岩体，贵州省标的承载力特征值在300～750KPa之间，微风化（较完整、完整）岩体，贵州省标的承载力特征值在750～2200 KPa之间，反算其折减系数见下表：

表2贵州省规范换算的岩基承载力折减系数

岩石类别 单轴抗压强度

标准值(MPa) 岩基承载力对应的折减系数

中等风化（较破碎） 微风化（完整）

极软质岩 frk≤5 （300～750 KPa）

0.15-0.3 （750～2200 KPa）

0.44-0.75

南京市区多为白垩纪红色软岩系，包括泥质岩、粉砂岩、砾岩等，其大部分高层建筑都选用这些地层做持力层。南京市有关单位采用了许多不同的方法对该软岩承载力进行了大量的研究，并制定了符合南京市基础工程建设需要的规范，其折减系数取值如下：

表3 南京市岩基承载力及折减系数表

岩石单轴抗压强度

标准值(MPa) 折减系数 岩石地基承载力

（KPa）

0.5～1.0 0.8 400～800

1.0～2.0 0.75～0.80 800～1500

2.0～5.0 0.50～0.75 1500～2500

不难看出，南京地基规范软质岩折减系数区间划分详细的多，在实际的岩土勘察过程中，用此折减系数表取值得到地基承载力更方便、更精确，而且更高的挖掘了极软岩的承载潜力。

4 结语

极软岩由于含较多的粘土矿物，其中的高岭石和伊利石遇水主要产生软化和崩解，蒙脱石矿物遇水将产生明显的体积膨胀，因此在排水隔水良好的条件下，极软岩有很大的承载潜力。建议贵州省规范制定单位联合全省众多岩土勘察设计单位，收集更多的极软岩试验数据资料，完善和细化折减系数表，达到更好的指导生产实践的目的。

参考文献：

[1] 中华人民共和国标准.建筑地基基础设计规范(GB50007-2002) [S].北京:中国建筑工业出版社，2002.

[2] 中华人民共和国标准.工程岩体分级标准（GB 50218-94）[S]. 北京:中华人民共和国建设部，1994.

[3] 贵州省地方标准.贵州建筑地基基础设计规范 (DB22/45一2004).贵州省建设厅.2004.

[4] 高文华，朱建群，张志敏，黄自永.软质岩石地基承载力试验研究[J].岩石力学与工程学报，2008，5（5）：953-959.

作者简介：王卫中（1982-），男，河南焦作人，助理工程师，主要从事地质勘察设计等工作。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。