复合地基静载荷试验尺寸效应影响研究

高 睿

(福建省建筑科学研究院有限责任公司 福建省绿色建筑技术重点实验室 福建福州 350025)

0 引言

随着工程建设快速发展，复合地基设计理论逐渐成熟，形成一套公认且较为完整的设计理论和施工方法。然而，在实际工程中，复合地基在桩身质量及其承载力确定等方面仍存在诸多工程问题，如硬壳层、载荷板尺寸效应等对复合地基承载力的影响。如何正确评价和检验复合地基加固效果,是有待岩土工作者进一步探索的一个问题。

复合地基静载荷试验作为地基承载力重要的检测手段之一，是检测复合地基极限承载力的一种最直接、最简洁、最可靠的方法。该试验起源于20世纪30年代，并作为天然地基的重要检测手段得到广泛应用，亦在复合地基处理效果的检验检测中被广泛采用，可用于确定复合地基承载力、地基土的变形模量等。

复合地基静载荷试验结果的可靠性亦受到诸多因素的影响，如承压板的尺寸、承压板埋深、硬壳层厚度及软弱下卧层埋深等。关于复合地基静载荷试验测定复合地基承载力的可靠性，诸多学者[1-8]进行较为深入的剖析，尤其是对复合地基静载荷试验的尺寸效应进行了探讨。

本文将针对复合地基静载荷试验，分析承压板的尺寸、硬壳层厚度等对载荷试验的影响，以了解尺寸效应对复合地基静载荷试验成果的影响。

1 相关规范规定

根据《建筑地基处理技术规范》[1](JGJ79-2012)规定，复合地基载荷试验用于测定承压板下应力主要影响范围内的复合土层承载力。该试验要求承压板具有足够的刚度，其中单桩复合地基载荷试验承压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积；多桩复合地基载荷试验的承压板可为方形或矩形，面积按实际桩数所承担的处理面积确定，且要求载荷试验桩的中心应与承压板中心保持一致。

由此可见，规范规定的载荷试验仅考虑一般情况，但并未考虑尺寸效应对复合地基承载力的影响。具体表现如下：

(1)承压板尺寸对地基承载力影响

一般情况下，对于不同的承压板尺寸，在荷载作用下地基应力的影响深度呈显著的差异。较大的承压板地基应力影响范围将达到软弱下卧层中；而较小的承压板地基应力影响范围则仅局限在地表硬壳层中。故承压板尺寸差异将反映不同深度范围内地基土变形及强度性状，亦将直接影响地基土承载力试验结果。

(2)硬壳层厚度对地基承载力影响

由图3可知，针对不同的硬壳层厚度，随着承压板尺寸增大，复合地基承载力呈相同的变化规律，即呈“指数型”曲线变化规律。当承压板半径由500mm增大至1000mm后，复合地基承载力急剧减少，且当承压板半径增大至2000mm后，复合地基承载力基本趋于稳定。

2 试验分析模型

当硬壳层厚度相同时，对于不同的承压板尺寸，其荷载(p)-沉降(s)曲线如图2所示(鉴于篇幅限制，图2仅选取硬壳层厚度为3000mm的情况进行分析)。

图1 计算模型示意图

表1 土层物理力学指标

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计算模型采用轴对称模型，加固体半径取0.5m，加固体深度取穿越软弱土层，进入下卧好土层不小于0.5m，承压板采用圆形，其半径r分别为0.50m、1.00m、1.50m、2.00m、2.50m及3.00m；硬壳层厚度H1分别取0.0m、0.50m、1.00m、1.50m、2.00m、2.50m、3.00m、3.50m、4.00m、4.50m及5.00m，下部硬土层厚度取10m。

此外，在模型分析过程不考虑承压板埋深的影响，即按承压板施加于地表进行模拟。同时，不考虑面积置换率影响，仅对单根桩进行分析。

3 试验分析结果

3.1 承压板尺寸对复合地基承载力影响

为了分析复合地基载荷试验尺寸效应对地基承载力的影响，本文采用Plaxis有限元软件对复合地基静载荷试验进行分析。具体参数如图1和表1所示。

在体育教学过程中，学生始终是体育学习的主体，学生应在教师的有效指导下积极主动地参与教学活动，充分发挥自身的各项特点[5]。在日常的体育课中，学生应该充分利用有限的课堂时间，在教师的指导下学习相应的技术动作或锻炼方法，并能够在课后进行体育锻炼，进而养成终身体育锻炼的好习惯。

图2 不同承压板尺寸时的荷载-沉降曲线

由图2可知，针对不同承压板尺寸，随着荷载的增大，复合地基沉降逐渐增大，未呈现明显比例界线。故，为了分析不同承压板尺寸对复合地基承载力影响，本试验依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)规定，选取s/d=0.01所对应的荷载作为地基承载力，得到不同承压板尺寸所对应的地基承载力变化规律。具体如图3所示。

图3 不同承压板尺寸所对应的的复合地基承载力曲线

当硬壳层厚度较大时，在荷载作用下，地基应力影响范围将局限在硬壳层中；而当硬壳层厚度较小时，地基应力影响范围将扩散到下卧软弱土层中。故硬壳层厚度(或软弱下卧层埋置深度)不同时，试验所得的地基承载力亦将呈显著差异。

这种现象表明了，复合地基静载荷试验所测得的地基承载力，不仅受承压板尺寸影响，同时亦受到硬壳层厚度的影响，在载荷试验过程中应充分予以考虑。

福州某道路工程采用水泥搅拌桩进行软土地基处理。桩径0.5m，桩长约10m，穿越淤泥层进入中砂层不小于0.5m，地面无硬壳层。采用复合地基静载荷试验进行处理后地基承载力检测，最大试验荷载特征值的2倍，即200kPa。采用圆形承压板，其半径r分别为1000mm、2000mm及3000mm。

3.2 硬壳层厚度对复合地基承载力的影响

当承压板尺寸相同时，对于不同的硬壳层厚度，其荷载(p)-沉降(s)曲线如图4所示(鉴于篇幅限制，图4仅选取承压板尺寸为2000mm的情况进行分析)。

当前，运营成本管理问题突出，严重制约着PPP模式在公路工程全过程造价管理中的应用，在公路工程结算环节，普遍存在投资方为攫取更大利益而多算成本、发包时使用“阴阳”合同、对结算造价不认可等问题，激发工程结算环节的矛盾，公路工程造价无法准确核算，导致项目决算一拖再拖。

图4 承压板半径为2000mm时的荷载-沉降曲线

由图4可知，相同的承压板尺寸，硬壳层厚度变化显著影响了复合地基荷载-沉降曲线变化规律。

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由图4可知，不同硬壳层厚度，随着荷载增大，复合地基沉降值亦逐渐增大，且未呈现明显比例界线。因此，为了分析不同硬壳层厚度对复合地基承载力影响，本文同样选取s/d=0.01所对应的荷载作为地基承载力，得到不同硬壳层厚度所对应的地基承载力变化规律。具体如图5所示。

图5 不同硬壳层厚度所对应的的复合地基承载力曲线

如图5所示，对于不同承压板尺寸，随着硬壳层厚度增大，复合地基承载力呈相同变化趋势，即地基承载力均逐渐增大，且增大幅度均较为接近。这种现象表明，硬壳层厚度变化对于载荷试验存在较为明显影响。然而，当硬壳层厚度增大至1500mm后，复合地基承载力则逐渐趋于稳定，不再随硬壳层厚度增大而增大。

通过上述分析可知，对于相同的硬壳层厚度，当承压板尺寸较小时，承压板荷载所产生的应力影响范围主要局限于浅层区域，此时复合地基承载力受加固体影响更大，加固体的贡献更为显著；当承压板逐渐增大后，承压板应力影响范围逐渐增大，此时复合地基承载力受加固体影响逐渐减少，加固体的贡献逐渐减弱；当承压板增大到一定程度后，增大承压板尺寸对复合地基承载力基本无影响。

4 工程实例

4.1 工程概况

上述现象表明，复合地基载荷试验所测得的地基承载力受到承压板尺寸的显著影响，但当承压板尺寸增大到一定程度，所测得的地基承载力则逐渐趋于稳定。故复合地基载荷试验应充分考虑承压板尺寸影响。

4.2 试验结果分析

在不同承压板尺寸下，其荷载(p)-沉降(s)曲线如图6所示，均为缓变型曲线，没有明显的比例界限。选取s/d=0.01所对应的荷载和值作为复合地基承载力特征值。经计算，承压板尺寸1000mm、2000mm及3000mm对应的承载力特征值，分别为118.5kPa、91.3kPa、90.1kPa。

引黄灌区大部分农户有分散的手压井，由于部分群众饮水安全意识不强，集中供水工程建成后，个别村庄不愿意接自来水，影响工程效益发挥，存在工程实际用水量达不到设计供水量50%的现象。中部干旱带和南部山区大部分地区有分散的水窖，集中供水工程建成后，存在丰水季节群众不用水，而枯水季节或枯水年份用水紧张的现象，部分农村饮水工程成了应急工程。如何调节集中供水工程和分散供水工程供需矛盾，让其发挥最大效益，值得进一步去探讨研究。

图6 不同承压板尺寸下的荷载-沉降曲线

以上结论与图2、图3对比可见，实测结果与数值分析结果有较高的相似性。以上数值分析所得的结论，具有一定的参考价值。

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5 结论

通过复合地基静载荷试验，分析承压板大小及硬壳层厚度对地基承载力的影响，结果表明：复合地基静载荷试验所测得的地基承载力，随承压板尺寸的增加而增大，但当承压板增大到2000mm以后，增大承压板的尺寸对复合地基承载力基本无影响；复合地基静载荷试验所测得的地基承载力，随着硬壳层厚度的增大而增大，但当硬壳层厚度增大至1500mm以后，复合地基承载力逐渐趋于稳定，不再随硬壳层厚度增大而增大。

水稻叶部的一种细菌病害。病原菌是原核生物界的水稻黄单胞稻致病变种。病菌从根、茎、叶部的伤口或水孔侵入稻体，在维管束的导管中繁殖危害。苗期和分蘖期最易受害。秧苗叶片多表现叶枯症状。在感染品种上多出现急性凋萎症状，病斑青灰色水渍状，病叶迅速卷曲凋萎，在抗病品种上产生褐色枯斑。病菌的发育适温26℃-30℃，在病残体上越冬，稻种亦可带菌，经风雨传播。氮肥过多和低洼积水田发病早而重。台风暴雨后，病害常在感病品种上迅速扩散。防治措施：选栽抗病品种、防止稻田淹水是防病关键，并结合药剂防治。

部分教师认为的集体备课就是将各个章节的备课任务分发给不同的教师，由不同的教师负责不同部分教案的撰写，最后将所有老师的教案进行汇总，交由备课组组长整理成册.这种“分包式”的备课方式虽然提高了备课效率，减轻了教师集体商议的负担，但并不是所提倡的“集体备课”.