地基承载力(讲稿)

1、地地 基基 承承 载载 力力卞昭庆二OO五年八月 地基承载力是岩土工程勘察设计中的重要参数，是岩土工程师面临的基本问题。能否正确合理地确定地基承载力是确保建（构）筑物安全稳定的关键，同时也是影响整个建设项目成本的一个重要因素。 我们长期习惯从规范中查表确定地基承载力，这是十分简便的方法。但建筑地基基础设计规范GB50007-2002取消了地基承载力表，标志着依靠国家规范查表方法的结束。 取消承载力表以后怎么办？一、地基承载力的各种名称一、地基承载力的各种名称 及其与上部荷载的对应及其与上部荷载的对应1、地基承载力的定义、地基承载力的定义 在保证地基稳定性和建筑物的沉降量不超过容许值的条件下，地

2、基可能承受的最大压力 建筑岩土工程勘察基本术语标准JGJ 84-922、地基承载力的各种名称、地基承载力的各种名称 容许承载力R、R.7-74规范 地基承载力基本值0、标准值k、设计值7-89 规范 地基承载力特征值ak 、修正后的地基承载力特征 值a5007-2002规范 地基极限承载力pu(u) 地基临界承载力p1/4、p1/3(a 、 v ) 地基临塑承载力pcr3、地基承载力与上部结构的关系、地基承载力与上部结构的关系 pka (p、 pR) pkmax 1.2 a (pmax1.2 、 pmax 1.2R) pk =(Fk+Gk)/A (p=(F+G)/A ) pkmax.min =

3、(Fk+Gk)/AMk /W (pmax.min =(F+G)/AM /W) Gk是基础重+土重，是固定值。 Fk 和a 就有直接对应关系，不同组合的Fk ，就有不同的a 相对应。 4、7-74规范的荷载组合与容许承载力规范的荷载组合与容许承载力R 主要荷载（恒载）结构自重、土重 附加荷载（活载）使用荷载（人、物、设备重）， 风、雪荷载 特殊荷载地震力、水灾的水压力、部分结构破坏 引起的荷载 荷载组合（F）=1（恒载）+组合系数（标准值 A S= + =1.2 +1.4 1.25（ + ） ni1iQiSGGSQGGSiQQiSni1GSni1iQiSGSni1QiSi 与7-74规范比较，

4、所对应的荷载增大1.25倍，解决的办法： （1）提高承载力表，粘性土提高520kPa,平均13kPa。粉土、红粘土承载力表重编，取高值。其它各表也略有上调。 （2）深宽修正的标准埋深由1.5m减至0.5m，多了1m的深度修正， 提高1020kPa。最小深度修正系数为0.1，最少提高10%。 （3）公式计算v，将 c 、 值的置信概率由0.95降为0.85 （设计值）大约提高2025%，接近荷载设计值的1.25倍。20 . 30 . 11nnc6、50007-2002规范的荷载组合与地基承载力特征值计规范的荷载组合与地基承载力特征值计算算a、ak (1)地基承载力特征值的定义 指由荷载试验测定的

5、地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。 这是取值标准，不是定义。 实际就是地基容许承压力（地基临塑承载力） 准确定义请见建筑结构荷载规范GB50009-2001的条文说明。也可称为标准值。（2）各种情况对应的荷载组合 地基承载力、单桩承载力对应的荷载效应按正常使用状态下的标准组合。 Sk= + + + 永久荷载标准值 各类可变荷载标准值 组合值系数（1） 各项均未乘分项系数 对应地基承载力特征值a(深宽修正后)，修正前也叫特征值ak。KQS1GKS2cKQS2cnQnKSciQiKSGKS 地基变形计算，对应荷载效应按正常使用状态下的准永久组合 Sk=

6、+ + + 准永久值系数 楼面、屋面的 为0.10.4，多数为0.2 风荷载 =0 准永久组合标准组合 为简化计算可以认为两者近似KQS1qnQnKSKQS2GKS1q2qqiqiciqq 基础结构设计对应荷载效应按承载能力极限状态下的基本组合 S= + + + 永久荷载分项系数 1.35 可变荷载分项系数 平均1.40 基本组合=1.35 标准组合 挡土墙土压力、斜坡稳定、滑坡推力对应荷载效应为基本组合，但分项系数均为1.0。 等于标准组合GKSG2c1QKQS12QKQS2QncnQnKSGQi 对建（构）筑物的荷载应有个粗略概念，分清基本组合与标准组合。 如：民用建筑。当整体基础时，每一

7、层荷载传至基底压力约为1518kPa。 储煤筒仓：储煤量（kN）2=筒仓全荷载。7、小结、小结 500072002规范地基承载力特征值a(深宽修正后）及ak与774规范的地基容许承载力R (深宽修正后）及R，对应的都是标准组合，两者在数值上是接近的。 500072002规范地基承载力特征值a(深宽修正后）及ak与789规范的地基承载力设计值及标准值k对应的荷载不同。相应a. ak 30时有调整 条件：偏心距e 0.033b，满足变形要求。 p1/3规范未推荐，指偏心距e0.033b时，公式同上，Mb增大 Mb= mm2cot3（3）极限承载力：多种公式、规范推荐 pu= 承载力系数 基础形状修

8、正系数 见高层建筑岩土工程勘察规范 JGJ72-2004 附录A a = K=23kccqqcNdNbN021cqNNN,cq,Kpu（4）对抗剪强度 c 、的讨论 500072002规定，室内试验应选用三轴压缩试验的UU法，预压固结的地基采用CU，（非强制性条文）。有的UU试验先用有效自重压力预固结，更为合理。 按规范规定的计算程序，结果不令人满意，特别在非饱和粘性土中a过大。 直剪可以用吗？根据50年工程实践经验，完全可以用于非饱和粘性土及粉土。一些地方标准仍列入直剪法。对软土（饱和、软塑）土应采用三轴。但上海经验软土也用直剪。 三轴在软土中值应较低，一般 20 时，cu0.9Su ak=

9、 d+3.14 cu (0）五、经验法确定地基承载力五、经验法确定地基承载力1、地方标准查表确定地基承载力、地方标准查表确定地基承载力 （1）北京地区建筑地基基础勘察设计规范 DBJ0150192条件： 承载力标准值对应标准荷载（标准组合） 只限一般多层建筑（46层为多层，79层为中高层，10层以上为高层，工业建筑高24m以上为高层） 承载力表： 一般第四纪粘性土及粉土 Es.N10.ps ak 新近沉积粘性土及粉土 Es.N10.ps ak 一般第四纪粉细砂 N. ps ak 新近沉积粉细砂 N. ps ak 卵石、圆砾 v vs ak 素填土、变质炉灰 Es.N10. ps ak计算采用极

10、限承载力pu，公式如本讲稿第二节。K=23（2）上海市地基基础设计规范DBJ08111999 按概率极限状态设计原则，荷载设计值（基本 组合）对应承载力设计值，即地基极限承载力。 地基极限承载力采用Skempton公式计算，适合 于饱和粘土，计算所需参数c、 、 ，在附录B 中给出上海12个标准地层的密度和直剪（固 快），三轴UU、CU的c、 值，等于提供了极 限承载力 。 地基极限承载力的分项系数设在c、 计算值 取值时c/2.0、 /1.3。（3）天津市岩土工程技术规范DB29202002 地基承载力设计值对应荷载设计值（基本组合） 承载力设计值是基本值0深宽修正后再1.25。 承载力表是

11、基本值0 粘性土 e.IL 0 较GB789值低，约为75 95，由天津市大量载荷试 验对比统计 粉土 e.w w 0 淤泥及淤泥质土 w w 0 与GB789完全一致 砂土 N 0（4）重庆市建筑地基基础设计规范DB50/5001-1997 地基承载力设计值对应荷载设计值（基本组合） 承载力设计值采用极限承载力标准值K(0.590.85)分 项系数，相当1.7、1.35、1.18按一、二、三级建筑物 承载力表全部录自7-89规范，为将承载力标准值变为极 限承载力标准值，把7-89规范承载力表全部1.7 土的极限承载力计算公式采用Vesic公式 岩石的极限承载力计算公式采用加拿大Coates公

12、式 岩石极限承载力由单轴抗压强度计算时，需采二个影响 系数 r岩体裂隙影响系数1.0、0.67、0.33 p岩坡影响系数 1.0(10)、0.67(=45)、 0.33(80)、 (-岩质地基表面坡度) （5）南京地区地基基础设计规范DB32/112-95 地基承载力设计值对应荷载设计值（基本组合） 承载力标准值k = f k f按建筑物高低结构取 1.01.2，以补偿荷载的 分项系数1.25 承载力基本值0表 粘性土承载力表e.IL0 相当7-89规范表值 x(0.900.95)，非常接近 7-74规范表值 粉土承载力表 e. w w 0 与7-89规范表基本一致 淤泥、淤泥质土 w w .

13、 Es1-2 0 新编 粘性土 ps 0 新编 粉土 ps 0 新编 卵、砾石 v vs 0 新编 （6）湖北省建筑地基基础技术规范 DB42/242-2003 承载力特征值对应荷载标准组合（标准值），完全按照50007-2002体系 承载力特征值表 粉土： e. w w ak 7-89规范表(0.780.88) 一般粘性土：e.IL ak 7-89规范表0.8 略低于7-74规范表 新近沉积土：e.IL ak 7-74规范表-20kPa 老粘性土： u ak 基于7-74规范表，有调整，硬土调高， 软土调低 花岗岩残积土：e. w w ak 新编 残积土： u ak 新编 碎石： N120、

14、N63.5 ak 中粗砂： N63.5 ak 同本稿第四节 砂土： N ak ps ak 新编砂土、粉土、老粘性土、淤泥质 土、一般粘性土、素填土各类表 N ak 新编一般粘性土、老粘性土、残积粘 性土、花岗岩残积土各类表 （7）小结 还有沈阳(91)、成都(2001)、福建(91)、广东(2003)、 深圳(88)、长沙(99)、浙江(2003)、武汉(92)等地规范 地方标准首先看发布时间： 19892002之间 多为地基承载力设计值对应荷载设计值 2003以后 与50007-2002统一，地基承载力特征值 对应标准组合 对19892002之间的地方标准，要分辨清地基承载力的概念 与7-8

15、9规范近似的设计值、标准值、基本值。 承载力表基本可用，也可略降。 完全采用地基极限承载力的概念。 承载力表要(1.72.0) 地方标准都将修订，原则都要服从GB50007-2002， 即承载力特征表对应标准组合 2由物理性质参数查表确定承载力特征值由物理性质参数查表确定承载力特征值（1）一般粘性土 7-74规范容许承载力与50007-2002承载力特征值 概念完全相同的，都是对应荷载标准组合（标准 值），两者基本相等。 7-74规范收集了135份载荷试验与各项物理性质参 数的有效对比资料，做了单回归、双回归、多项 回归的分析，选出相关关系最高的回归式，即eIL 与(R)的双回归曲线，相关系数

16、0.80.9。 又与建筑物沉降实测数据、变形分析比较，调整 承载力表。 从197419892002全国普遍使用此表，除个别特 殊土或特殊结构外，全国未发生重大事故。 建议仍采用7-74规范表8(粉土IP10的不用) 查表方法： 将e.IL分别统计 eK= s em ILK= s ILm 不要用 根据ek.ILK查表得ak e、IL分别统计，求得e及IL 根据em、ILm查表得0 ak= s 0 =e+IL =0.1 两者计算结果不同，但都可以用（本讲稿所有查表法都要按此统计折减）。2678. 4704. 11nnS2918. 7884. 21nnS2678. 4704. 11nnS（2）粉土

17、7-74规范有IP10的轻亚粘土承载力表，属粘性土，由e.IL查表，当时对粉土对比资料仅34份。 7-89规范，将IP10定名为粉土，不属粘性土。又收集了一些对比资料，重新统计，建立e . w w o的回归经验公式，由于7-89规范采用荷载设计值，建表时取了中上限，并按回归曲线取置信概率 0.95，推导了 的修正折减公 式，因此此式只适用于粉土，其 s要大的多，不 能继续使用。 2918. 7884. 21nnS 建议采用7-89规范附表5-3，承载力值0.90.8（3）老粘性土 Q3及以前的粘性土，地质年代难以准确时，可根据土质密度、颜色、状态、裂隙等多方面鉴定。 建议采用7-74规范表7

18、（4）淤泥和淤泥质土 建议采用7-74规范表9 （5）新近沉积粘性土 文化期以来新堆积的粘性土，建议采用7-74规范附表5 （6）红粘土 7-74规范比较简单，全按 u ak 7-89规范重新整理，分出次生红粘土，并创新 指标Ir= w w L/ w w P 此表重新统计时，考虑对应荷载设计值，故表中取值在中上限。 建议采用7-89规范附表5-6，承载力值0.90.8 （7）湿陷性黄土 湿陷性黄土考虑到其含水量增加，强度和变形都会急剧加大， 因此承载力不宜过高（地基处理后的承载力另议） 50025-2004规范取消了承载力表，明确用承载力特征值对应 荷载标准组合，确定承载力的方法同50007-

19、2002规范 25-90规范，承载力设计值（深宽修正后）对应荷载设计值 但承载力表与25-78规范完全一致，只是新编了饱和黄土承 载力表，改变了新近堆积黄土承载力表。25-90规范承载力 值没有特别考虑荷载的增值(1.25倍) 25-90规范承载力表的载荷试验对比资料 Q3Q41 82份 饱和黄土 92份 新近堆积黄土 164份 建议采用25-90规范的承载力附表10.1、附表10.2、附表10.3。 查表方法 要用 不能用 对w w L/e、 w w / w w L计算法：应先计算每个子样 的w w L/e、 w w / w w L，再按子样统计求 2918. 7884. 21nnS2678

20、. 4704. 11nnS3 3由压缩模量由压缩模量EsEs查表确定承载力查表确定承载力 土的力学性质两大指标、强度与变形（c、及Es）前者直接控制承载力，而后者除控制变形外，也与承载力有极其密切关连，两者高低是互动的。 从机理上讲不同类型、不同地区的土都能找到Es-k的相关关系，但地层时代、沉积类型不同差异很大。 在长期工作的矿区对主要类型的土层，应该有一个K-Es的关系概念 在报告书中，提供的承载力与压缩模量结论表中，Es- k必须匹配，若相差过大，肯定有一个指标不准确。 （1）北京市地区建筑地基基础勘察设计规范DBJ01-501-92 一般第四纪粘性土及粉土 新近沉积粘性土及粉土 素填土

21、及变质炉灰 Es自重压力自重压力+附加压力 Es(MPa)4681012141618202224ka(kPa)120160190210230250270290310330350Es(MPa)1.53.05.07.09.011.0ka(kPa)素填土70(6080)90(75100)105(90120)120(105135)135(120155)150(135170)变质炉灰60(5070)75(6585)90(80100)100(85120)115(95135)130(105150)Es(MPa)234567891011ka(kPa)5080100110120130150160180190（2

22、）7-89规范 素填土 （3）铁路桥涵地基与基础设计规范TB1002.5-99 公路桥涵地基与基础设计规范JTJ024-85 Q3及其以前的冲、洪积粘性土（老粘性土） 残积粘性土 Es1-2(MPa)754320(kPa)1601351158565Es1-2(MPa)4681012141618200(kPa)190220250270290310320330340Es1-2(MPa)101520253035400(kPa)380430470510550580620六、综合确定地基承载力六、综合确定地基承载力 综合确定是指采用多种方法（公式计算、原位测试、经验法）得到的承载力值选定一个最合适、最准确的数值。 1宏观定位宏观定位 （1）根据岩土层的年代、沉积类型、岩土性状确定是否特殊土？是新近沉积还是Q3以前的老土？先把土的大分类弄准。 （2）根据野外鉴定（软硬、密度、湿度、裂隙等），凭经验对承载力区段定位。如100kPa、120180kPa、 200300kPa、 300kP