Q2古土壤地基承载力特征值的分析研究

2014-01-09张文星刘晓光原德蛟卫一华

科技视界 2014年24期

张文星刘晓光原德蛟卫一华孙伟

（西北综合勘察设计研究院，陕西西安 710003）

0 引言

黄土是我国分布较广的区域性特殊土，分布面积约64×104 km2，占国土面积的6.6%，主要分布在黄河流域[1]。以往的研究多以Q3黄土为对象，较少涉及Q2黄土。但随着工程建设规模的扩大，越来越多的工程将直接涉及到Q2黄土的地基[2]。本文以延安地区Q2古土壤为研究对象，通过对原位测试成果、室内试验及浅层平板载荷试验成果资料的对比分析，探讨采用理论公式、标准贯入试验（SPT）击数换算等方法计算Q2古土壤的承载力特征值的实用性，为Q2古土壤的工程实践提供有价值的参考。

1 试验概况

本文选取6个试验资料较完整的载荷试验点进行综合分析，为建立试验点物理力学参数的对比数据，在各载荷试验点试坑外进行相应深度的标准贯入试验（SPT），并在试验位置采取1组原状土样（每组2件）进行室内土工试验，其物理力学指标见表1。

浅层平板载荷试验按国标GB50021-2001规范中的相关标准进行，承压板采用直径为798mm（面积0.5m2），厚度为60mm的圆形钢板，试验采用慢速维持荷载法，分10～13级加荷，每级稳定时间不小于120分钟。各载荷试验点的p-s曲线见图1。

表1 各试验点处原状土的物理力学指标统计

2 天然地基承载力的确定

以下通过浅层平板载荷试验、SPT击数及地基承载力的理论公式计算等确定地基持力层的承载力，并分析其相互关系。

2.1 载荷试验确定地基土承载力特征值

由图1可知，在浅层平板载荷试验中，各试验点终止时，地基土均未达到极限承载力，地基土的承载力特征值fa按规范取p-s曲线上的比例界限荷载，或取承压板平均沉降与其宽度的比值s/b=0.01～0.015所对应的荷载，但其值不大于最大加荷量的一半。

2.2 理论公式确定地基承载力特征值

（1）按规范法确定地基土承载力（P1/4临塑荷载公式）。按照规范GB50007-2011第5.2.5条文中的公式：

式中：fa1——由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值kPa；γ、γm——分别为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——基础底面宽度(m)；d——基础埋深（m）；Mb、Mc、Md——承载力系数（根据土的内摩擦角标准值查表取值）；ck——基础以下一倍宽度范围内土的粘聚力标准值（kPa）。

（2）极限承载力采用被列入行业标准《高层建筑岩土工程勘察规程》的魏西克（Vesic）极限承载力公式计算，公式如下：

式中：fu1——Vesic公式确定的地基土极限承载力(kPa)；ζr、ζq、ζc基础形状系数；Nr、Nq、Nc——承载力系数。

（3）太沙基（Terzaghi）地基极限承载力公式，对方形基础半经验计算公式如下：

式中：fu2——Terzaghi公式确定的地基土极限承载力(kPa)；Nc、ND、NB——承载力系数。

理论公式计算及载荷试验确定的地基土承载力特征值统计结果见表2。

表2 实测与公式计算地基土承载力特征值表

由表2可以看出，采用室内固结快剪指标按P1/4临塑荷载公式计算的地基土承载力特征值与载荷试验实测值相近，比值在0.85～1.20之间，平均值1.00，说明比符合载荷试验确定的承载力值。

采用Vesic地基极限承载力公式计算的极限承载力与实测地基土承载力特征值的比值介于3.87～5.67平均值4.75。因此，采用 Vesic地基极限承载力公式计算地基土的承载力特征值时，安全系数K可取3.5～4.0。考虑到古土壤结构性较强，试验过程中易受扰动的特点，为充分发挥地基土的承载力，K可取3.5。强度越高，安全系数取值越大。

采用Terzaghi地基极限承载力公式计算的极限承载力与实测地基土承载力特征值的比值介于3.96～5.80平均值4.86，因此，采用Terzaghi地基极限承载力公式计算地基土承载力特征值时，安全系数可取4.0～4.5。强度越高，安全系数取值越大。