土力学与岩土工程勘察PPT讲座612页

1、土力学与岩土工程勘察（上）自2004年8月至今，在中国工程勘察信息网上，为我开辟专栏以来的八年中，网友所发的原帖数量已经超过四万五千条。这是一个聚集同行的智慧和经验的宝藏，反映了八年来我国岩土工程发展的一个样本。在同行网友的鼓励和支持下，从2008年开始，在整理网络答疑笔记的基础上，撰写土力学与岩土工程师 和岩土工程勘察与设计两本书，分别于2008年和2010年在人民交通出版社出版。2011年底，人民交通出版社的曲乐副编审希望我继续完成原来打算写三本书的计划，出版第三本书。在这第三本书中，一方面应该把2010年6月以来的两年半的时间中在网络上讨论的问题集中整理出来，另一方面也应该对这八年的网络

2、答疑作一个综合性的归纳和升华，以反映这个时代的特点，反映我国岩土工程技术发展的喜悦与忧虑，反映我国岩土工程师的努力与彷徨，反映岩土工程技术的成就与无奈。基于上述的考虑，书名原来拟为土力学与岩土工程规范。我是一个土力学的教师，我在网络上大多也是从土力学的角度为大家答疑解惑，讨论的内容很多是对规范的理解和如何执行规范的问题。这本书的内容实际上是规范的对比研究的一个成果。可能这个书名可以比较好地反映这八年的网络讨论，也反映了我所能起一点的微薄的作用。记得在1980年代初，中国建筑工业出版社朱象清总编辑约俞调梅先生写一本实用土力学，先生带着我们几个弟子进行准备，写了大纲，也分章讨论了几次内容。先生对我

3、们写这本书的原则要求是：“写工程师有用的内容，写得让他们看得懂”。这寥寥数语却高度概括了先生对我们很高的要求，先生为我们开了长长一大篇的参考文献目录，要求我们阅读。对于什么是对工程师有用的内容，我们虽然也知道一些，但理解不深刻，也不全面。这样确实很难写，一下笔就落入俗套，没有新意。我们想写的不符合先生的要求，先生要求我们写的，我们不清楚，就这样，直到先生去世也没有写成，成为30年来非常遗憾的一件事。在 最近，我把这两件事联系起来，感到由于IT技术的发展，为技术信息的传递创造了条件，这8年我们所讨论的内容，不就是工程中实用的土力学吗？这些内容不就是对工程师有用的吗？用讨论的方法不是容易让读者理解

4、的吗？因此，想把这本书名称为实用土力学，副标题为岩土工程规范疑难问题答疑笔记整理之三。这本书的第一部分应该是“土力学与岩土工程勘察”，也就是勘察技术的土力学基础。讨论土力学对岩土工程勘察技术的支撑，剖析岩土工程勘察规范有关条文的土力学理论原理，分析在岩土工程勘察全过程中土力学所起的作用，研究如何应用土力学的基本观点来解决岩土工程勘察实践中提出的技术疑难问题。这次讲课的目的主要有三个：有些同行希望能及早了解这第三本书的内容，提出了这个建议；为这本书的撰写，听取同行的意见；为岩土工程勘察规范的修订扩大民意基础，广泛地了解同行对2009局部修订版的意见和修订的建议。内容一.我国岩土工程面临什么样的挑

5、战？二.编制勘察方案需要什么样的依据？三.确定勘察工作量的理论依据是什么？四.土工试验技术中的土力学原理五.土力学理论在原位测试与现场试验中的应用六.关于岩土层的划分、描述与评价的 讨论七.在编制勘察报告过程中如何进行定量计算的讨论八.关于勘察规范中强制性条文的讨论一.我国岩土工程面临什么样的挑战？岩土工程勘察为岩土工程设计探明岩土的类别与分布条件、测定岩土的物理力学性质、为岩土力学的计算提供条件。岩土工程勘察技术的发展源于岩土力学发展的需要，而岩土力学的原理又为岩土工程勘察技术提供了理论依据。岩土力学是岩土工程师必备的理论知识，是做好岩土工程勘察工作的必要条件。研究岩土力学与岩土工程勘察的关

6、系，可能需要从我国岩土工程勘察所面临的挑战来分析和理解。岩土工程勘察规范的许多规定，其实都与土力学的基本原理有关，但由于用多了，用惯了，就事论事地用规范，就不去考虑这些条文的依据究竟是什么，就不去思考这些规定背后的力学原理。从历史上看，对于工程实践中新出现的问题，人们就会求助于土力学的基本原理，从中寻找解决的办法，在解决工程问题的过程中，总结经验，才形成了规范的一些规定。历史的发展是如此，今后的技术进步也必然遵循这条途径。对于当下岩土工程面临的挑战，也只有依赖于理论的指导，理论与实际相结合来研究解决。我国岩土工程面临什么样的挑战？下面针对我国当前工程建设发展的特点及其对岩土工程技术的要求，分析

7、岩土工程勘察所面临的一些技术难题，但这些问题大多并没有解决的现成办法，技术标准也跟不上工程发展的这种需要，讨论的目的是为了引起业内人士的重视，开展必要的研发工作，以期逐步地加以解决。 近30年来，我国工程建设的发展出现了建设规模大而又速度快、建筑物既高又重、地下工程向超深发展、建设场地地质条件非常复杂和施工技术极度困难等完全不同于前30年的特点，超出了过去的工程经验以及现行技术标准所能覆盖的范围，给岩土工程技术提出许多过去从未遇到过的技术难题。当前所出现一些工程问题是过去30年从未遇到过的。现在各种不同类型的城市都在跨越式地发展，大型广场和高层建筑全国遍地开花，30多个城市在建造地下铁道，超长

8、隧道（包括城市道路的地下隧道）也在更多的地方兴建，一些并不完全适宜于建设的废弃场地也在开发利用，给岩土工程师带来从未有过的机遇，也带来了前所未有的技术挑战。在我国现行的岩土工程技术标准中，有关勘察、设计和施工的一些标准化方法大多是对前30年我国工程经验的总结。用于处理当代所面临的工程技术问题时，有些方法的前提已经发生了变化，有些方法的使用条件也变化了，有些新出现的问题还缺乏成熟的处理经验，因而应用现行规范处理工程问题时，有时就显得力不从心，或者难以应付。从世纪之交开始，政府加强了对强制性条文执行情况的检查力度。但在实施施工图审查的过程中，发生了有意或无意地扩大了审图的范围，对一般性的技术规定也

9、要求强制执行，将岩土工程技术标准中经验性的一些规定当作放之四海而皆准的普遍真理，闹了不少笑话，将一些规范条文推到了非常尴尬的两难地位，进一步暴露了一些规范条文的致命缺陷。上述两个方面的矛盾现象，一方面是技术标准的有些规定在处理当下工程技术问题时已经力不从心，但另一方面，却还在不断地强化和神化技术标准的有限作用，把这些来之于工程实践的经验性规定当作普遍真理来强制执行。这就使得如何正确执行技术标准的问题变得更为突出，使得许多工程师在处理工程问题，无法从现行规范中找到适用的技术规定时，产生不少的困惑和疑虑。下面提出的13个值得重视的技术问题仅仅是与业内人士的交流和讨论中感受到的一部分，实际的技术问题

10、可能远比下面所想讨论的多得多。对这些问题也并没有现成的解决办法，思考这些问题，解决这些问题都与土力学理论的应用有关，提出来与大家讨论，以引起大家的兴趣，推动对土力学有关理论用于实际工程问题的研究工作。在本章中，将讨论前面六个与勘察的关系比较密切的问题，其余的问题将在后面的有关章节中讨论。这次作一个简要的说明。讨论这些问题有助于理解我们所面临的技术困难，以及如何应用现行规范。1. 如何提供深层土的地基承载力？2. 怎样考虑深层土的抗剪强度试验加载条件？3. 超深基坑工程的开挖对土的抗剪强度试验结果有什么影响？4.怎样测定计算回弹变形的指标？5岩石地基的承载力能不能进行深宽修正？6深层取土的卸荷扰

11、动对试验结果有什么影响？7. 大底盘上的建筑群，如何计算沉降？（计算的结果远大于实测数据）8 .超长桩条件下，荷载传递机理有何的工程意义？（是否需要打那么长的桩？）9. 如何选用允许变形值？（规范里没有规定怎么办？）10. 随着当量模量的增大，沉降修正系数究竟是增大还是减小？ （北京的统计结果）11. 高填土的地基有没有地基承载力的问题？（能无限地填土吗？）12大面积填土中如何考虑地下水浸润线的上升？（水位怎么上升的？）13如何测定基床系数？（是不是土的指标？）1.1如何提供深层土的地基承载力？在勘察报告中分层提供深层土的地基承载力的做法是我国工程勘察报告中的一个特有的现象。国外由于采用太沙基

12、岩土工程咨询体制，勘察与设计工作集中在一个技术团队，不需要也不可能做这种既缺乏针对性，又没有任何用处的工作。在太湖地区的湖积平原厂区勘察，建筑物主要为厂房(最大单柱荷重2000kN)及办公楼(最大单柱荷重4000kN)，拟采用的结构型式厂房为排架结构，办公楼为框架结构，都采用浅基础。根据本地区地层及拟建建筑物特征，勘探点布置的深度为10-15m，为满足抗震规范对场地类别的判别，其中选3个钻孔加深至20m。 10-4.5m 粘土,可(硬)塑， fak=200kPa, Es=6.68MPa24.5-6.5m，粉质粘土,可塑， fak =140kPa, Es =5.55MPa36.5-10.5m,粉

13、土，中密， fak =140kPa, Es =8.58 MPa410.5-16.50,粉砂，中密， fak =200kPa，Es =10.45 MP3个加深钻孔揭露的地层为：516.50-19.00,粉质粘土，软塑, Es =4.17MPa619.00-20.00,粘土，可塑, Es =7.31MPa经验算，当采用独立柱基，基础宽度取4.5m时，基础埋深取1.5m，地基土承载力可满足要求；地基压缩层厚度小于10m。由于加深钻孔深度仅为通过土类估算20m以浅的剪切波速，以满足对场地类别判定的要求，故每层仅取3个原状样品，未提供地基承载力特征值。但我院审核人认为揭露深度内的地层均要提供地基承载力特

14、征值，这个报告不符合要求。请问16.50m以深的粉质粘土及粘土层有必要提供fak吗？现在的勘察报告是按不同深度的土层分层提供地基承载力，其实质是基本条件（小压板，无埋深或假定为标准条基）下的地基承载力。我的问题是国外是否也是这样做；一般我们是把深层土假想为在地面处提供地基承载力，看了几本土力学教材也只是讲天然地基浅基础承载力公式，多未讲天然地基深基础承载力公式，这是为什么？在勘察报告中分层提供深层土的地基承载力的做法是我国工程勘察报告中的一个特有的现象。国外由于采用太沙基岩土工程咨询体制，岩土工程勘察与岩土工程设计工作集中在一个技术团队，不需要也不可能做这种既缺乏针对性，又没有任何用处的工作。

15、所谓分层提供深层土的地基承载力，是指勘察报告中对勘探深度范围内的每个土层，除了提供通过室内试验或原位测试得到的指标外，不论是否有可能作为浅基础的天然地基，都需要提供这些土层作为浅基础的地基承载力。如何给出这种深层土的地基承载力呢？有的是根据浅层土得到的载荷试验与原位测试成果之间的经验公式，按照物理指标或原位测试指标相近的原则估计；有的是用抗剪强度指标，按假定的浅基础的埋置深度与宽度条件，用规范的承载力公式计算得到。这种做法的问题之一是这种深层土有没有可能作为浅基础的地基？如果没有可能，那提供这种承载力有什么用处？问题之二是用这种估计浅基础地基承载力的方法能得到深层土的地基承载力吗？这种方法的依

16、据是什么？找遍了现行的技术标准，没有哪一本规范是规定应该这么做的。在房屋建筑和市政基础设施工程勘察文件编制深度规定（2010年版）中也没有要求对每层土都提供地基承载力。但按照潜规则，不这么做，可能又是不行的，很难通过审核与审图这一关。这种方法实际上是我国岩土工程界的一种不成文的潜规则，流传已经有相当的岁月。为什么会形成这种潜规则？可能是我国的勘察设计体制使然，我请教过许多岩土工程勘察界的同行。例如，林在贯大师，他说可能是1953年沈阳的勘察培训班上商定的方法。这是由于当时我国从前苏联引进的勘察、设计体制是勘察在前，设计在后，勘察时对上部结构设计的结果还不太清楚，不得不多提供一些土层的地基承载力

17、，让设计选用。在前30年那种建设规模和勘探深度的条件下，这种方法还有一定的道理。但经过最近30年工程条件的变化，对深孔与超深孔的勘探孔所揭露的土层，几十米埋藏深度的土层，还按照浅基础的条件来提供地基承载力，还用浅基础的地基承载力理论公式来计算，与这些方法的前提可能已经是南辕北撤了。分析与研究这个问题，需要用到土力学的那些原理呢？无论是地基容许承载力或者是极限承载力的理论计算公式都是基于一定的假定条件下推导出来的，公式的应用必须符合推导公式的假定条件。因此，必须深入地讨论这些地基承载力公式的推导假定，弄清楚使用这些理论公式的前提。建筑地基基础设计规范的地基承载力特征值计算公式是经过经验修正的p1

18、/4公式。所谓的p1/4公式，是将容许承载力定义为某种临界荷载，即当基础底面平均压力使地基中即将出现塑性区（即临塑荷载p0计算公式） 或刚刚出现了有限的塑性区（即p1/4公式）。计算临界荷载的理论公式是由俄罗斯学者根据在条形均布荷载作用下，地基中塑性区边界线的表达式推导而来的，故称为公式。 在推导过程中用到了均布线性荷载作用于半无限体表面的Framant应力解，根据Framant课题用极坐标表示的应力解,在地基表面作用条形均布荷载p0，计算土中任意点M由p引起的最大与最小主应力。考虑浅基础埋置深度范围内的自重压力时，假定土的侧压力系数等于1.0，即假定土的自重压力与方向无关。显然，这个假定只在

19、基础埋置深度很浅的条件下才可近似采用，当基础的埋置深度比较深的时候，这个假定就不适用了。当D大于p/时，由荷载产生的主应力为负值，假定侧压力系数为1的自重应力控制了应力状态，不可能产生极限状态，完全改变了公式推导的前提。极限承载力计算公式-普朗特尔公式是假定基础设置于地基的表面得到的，但一般基础均有一定的埋置深度，若埋置深度较浅时，为简化起见，可忽略基础底面以上土的抗剪强度，而将这部分土作为分布在基础两侧的均布荷载q= D作用在图1-2中的 面上。雷斯诺（H.Reissner，1924）在普朗特尔公式假定的基础上，导得了由超载 产生的极限荷载公式：公式（1-3）中的内摩擦角是持力层的抗剪强度指

20、标，对基础埋置深度范围内的土层，只计入其重力作用，而不考虑它的抗剪强度。当埋置深度比较大的时候，这个简化将引起比较大的偏差。从上面的技术层面的分析已经可以看出，无论是容许承载力或者是极限承载力，都是在基础埋置深度比较浅的条件下推导得到的，将其应用于埋藏深度远大于基础宽度的工程条件，应用于几十米埋藏深度的土层，实际的原始应力状态和抗剪强度条件都与这些理论公式的基本假定不符合，将会造成过低地估计地基承载力的偏差。从技术标准的层面看，所有的岩土工程技术标准和行政法规都不支持这种提供深层土的地基承载力的潜规则，现在是到了停止这种方法的时候了。在面临工程勘察的条件变化如此大的情况，对于埋置深度很深的条件

21、，再沿用过去的方法更是不合适的。有的网友问，如何提供为验算桩基软弱下卧层强度所需要的深层土的承载力。在长桩和超长桩条件下，如何考虑桩端持力层以下软弱下卧层的影响?一个可以研究的方向是从持力层受冲切承载力的要求进行验算。另一个是如何分析深层土的承载力。持力层冲剪破坏模式当持力层比较薄时，考虑持力层可能发生冲剪破坏时，层状地基的极限承载力由下式计算： 式中: qb下卧层土的极限承载力（kPa）； ca冲剪面上的附着力（kPa）； Pp冲剪面上的被动土压力（kN/m）； 被动土压力作用线与水平面的倾角； 1持力层土的重度（kN/m3）。建筑桩基技术规范对于作为桩端持力层下的软弱下卧层，采用满足承载力

22、条件进行验算时，建议采用天然强度计算软弱下卧层的承载力。如已知固结不排水试验的指标，可由下式计算土在原生应力状态下的天然强度：软弱下卧层的容许承载力由下式求得：例如已知土层的平均埋藏深度50m，加权平均重度8kN/m3,侧压力系数0.60，固结不排水剪指标ccu=15kPa，cu=5,竖向有效自重压力400kPa，侧向压力240 kPa。由公式（1-4）求得天然强度的下限值为43kPa，由公式（1-5）求得软弱下卧层的容许承载力为135kPa。由于天然强度的计算中已经考虑了埋藏深度所产生的天然应力状态的影响，计算得到的承载力不需要进行深度修正。这个公式对不对？在上面的公式中，为什么出现了cos

23、和sin，该怎么理解？有网友认为这个公式是错误的，其实，这个公式是完全正确的，这个公式是已故沈珠江院士在2000年的一篇论文2中提出的。这篇论文主要讨论了能否直接用三轴不固结不排水剪计算土压力的问题，是具有重要学术意义的一篇论文。可以通过在摩尔圆上的三角关系求得，是土力学中极限平衡条件的基本推导方法。文献对凝聚性材料提出了“基于有效固结应力法的粘土土压力”计算方法。有效固结应力理论认为粘性土的抗剪强度只取决于破坏以前固结状态下的有效应力，从固结状态到破坏状态发展得比较快，其含水量来不及改变，因而强度也来不及改变。因此把粘土当作纯凝聚材料，其破裂面方向与大主应力方向的夹角为45，得到相应的强度公

24、式。c为总强度随平均应力增长的变化率；cc为平均应力为零时的总强度。摩尔圆的半径就是天然强度，从三角形OAB的三角关系，不难得到上面的这个公式，这个公式给出了三轴固结不排水的指标与不固结不排水强度之间的理论关系。 这是土的极限平衡理论的基本关系，读者必须深刻理解其重要性。1.2岩石地基承载力能不能修正？对岩石地基的勘察，岩土工程勘察规范第4.1.14条规定：对岩质地基，应根据地质构造、岩体特性、风化情况等，结合建筑物对地基的要求，按地方标准或当地经验确定；对岩石地基的承载力的确定方法， 建筑地基基础设计规范GB500072011有这样这样几处规定：5.2.6条规定：对于完整、较完整、较破碎的岩

25、石地基承载力特征值可按本规范附录H岩石地基载荷试验方法确定；对破碎、极破碎的岩石地基承载力特征值，可根据平板载荷试验确定。对完整、较完整和较破碎的岩石地基承载力特征值，也可根据室内饱和单轴抗压强度按下式进行计算：式中： fa岩石地基承载力特征值（kPa）；frk岩石饱和单轴抗压强度标准值（kPa），可按本规范附录J确定；r折减系数。根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和组合，由地方经验确定。无经验时，对完整岩体可取0.5；对较完整岩体可取0.20.5；对较破碎岩体可取0.10.2。在表5.2.4承载力修正系数的注1中是这样规定的：“强风化和全风化的岩石，可参照所风化成的相应土类取值，其

26、它状态下的岩石不修正。”在附录H的H.0.10条 岩石地基承载力的确定应符合下列规定：1 对应于ps曲线上起始直线段的终点为比例界限。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，所得值与对应于比例界限的荷载相比较，取小值。2. 每个场地荷载试验的数量不应少于3个，取最小值作为岩石地基承载力特征值。3. 岩石地基承载力不进行深宽修正。如果要修正必须将泥岩改为破碎采用天然地基，设计人员认为：按建筑地基基础设计规范2002版附录H，H.0.10-3岩石地基承载力不进行深度修正。（查建筑地基基础设计规范2011版附录H，第H.0.10-3没有修改，仍为“岩石地基承载力不进行深度

27、修正”）。如果要修正，必须把第2层泥岩从较破碎改为破碎或极破碎。但这种泥岩强度是很低，并不是很破碎啊。 按照设计的说法，天然地基不修正不行，复合地基还是桩基不修正也不行，反正是设计进行不下去了，我应该把第2层和第3层整成为强风化、破碎或极破碎。基坑已经挖开，大约1/3石灰岩，1/3泥岩，1/3粉质粘土，现在设计要泥岩和石灰岩的压缩模量。把泥岩做了静载试验，取了变形模量，不行，非要压缩模量。怎么办啊。石灰岩压缩模量怎么取值啊。到底岩石地基修正不？这个是岩土长期未解决的一个关键问题！按照常理岩石不修正，应该说不过去，因为岩石应该比土力学性质高，但是按照现行理论深部土层承载力修正后比同深度岩石高！合

28、理吗？我觉得岩石可以进行深度修正，深度修正系数至少取2.这个项目有一定的代表性，网友提出了如何执行规范和如何看待规范的一些规定的两个问题：一个是岩石地基的承载力能不能作深度修正的问题；另一个是泥岩需要不需要和能不能测定压缩模量的问题。讨论这两个问题都有些麻烦，一时还真不是那么明确的。岩石地基的承载力为什么不能修正？建筑地基基础设计规范GB500072011表5.2.4承载力修正系数的注1是这样规定的：“强风化和全风化的岩石，可参照所风化成的相应土类取值，其它状态下的岩石不修正。”在附录H的H.0.10条中这样规定：“岩石地基承载力不进行深宽修正。”上述规定是从工业与民用建筑地基基础设计规范TJ

29、7-74沿袭下来的，40年来的几个版本一直是这么规定的。为什么岩石地基承载力不进行修正？究竟出处在哪里？是一个值得研究，但有一定难度的问题。查阅了当年这本规范的编制说明，没有查得任何的理由说明。根据我的回忆，40多年前，编制74规范时，对于岩石地基承载力不作修正问题，大致有这么几点讨论：认为如果是完整性的岩石，内摩擦角等于零，而地基承载力的深度修正所得到的承载力增量是由滑动面上的摩擦力产生的，既然岩石没有内摩擦角，当然就不能作深度修正。这是一种解释的理由，况且当年编制74规范时，没有对岩石地基的承载力更多的关注是因为那个年代的建筑物不高，对地基承载力的要求不高，认为不修正也足够用了。又查了19

30、81年出版的，由黄熙龄、秦宝玖主编的地基基础的设计与计算，这本书是作为74规范的编制背景材料与准条文说明而编写出版的。在这本书中，也没有查到关于岩石地基承载力不作深宽修正的任何说明与解释。但关键是这个未经修正的岩石地基的承载力是否反映了岩石具有很大的内聚力。如果内聚力不大，那是否也需要考虑内摩擦角的作用？用岩石的单轴抗压强度确定承载力的时候，打了很大的折扣，对完整岩体规范给的折减系数为0.5。单轴抗压强度的一半为内聚力，极限承载力为5.14c，则取0.5的折减系数，大体相当于安全系数取5。对较破碎的岩石，折减系数仅为0.10.2是因为较破碎的岩石内聚力没有那么大，但不能说较破碎的岩石内摩擦角也

31、等于零而因此不能考虑深度修正。对较破碎的岩石，这样两头都落空了。现在要造30层的高层建筑，问题就突显出来了。怎么解决这个问题，A网友说了个办法，就是如果要修正，必须把第2层泥岩的完整性从较破碎改为破碎或极破碎。但A网友的困惑是“这种泥岩强度是很低，并不是很破碎啊”。 所以说这个问题从1974版到2011版，37年了，规范也到了第四个版本了，但规范关于岩石地基承载力的确定方法没有任何改变。这也难为规范了，没有工程研究，没有经验总结，怎么修改规范啊！ 为了讨论岩石地基的承载力问题，我特地写信向在重庆长期工作的钱志雄总工请教，他的回信如下：工程上确定岩石地基承载力代表值的方法大约有以下三种：1、岩石

32、地基载荷试验法。 它属于平板载荷试验的一种，承压板直径为300mm，面积约为0.07平方米。此种方法确定岩石地基的承载力是最直观和最可靠的。根据p-s曲线确定的极限荷载除以3的安全系数所得值与比例界限对应的荷载值相比较，取其小值作为此试验点的地基承载力特征值；再取场地所进行的载荷试验数量中的最小值作为提供设计使用的岩石地基承载力特征值。（重庆地方规范则是地基承载力特征值为地基极限承载力标准值乘以地基承载力分项系数，岩石地基取0.33；而岩石地基极限承载力标准值根据岩石地基载荷试验，当各试验的极差不超过其平均值的30%，取此平均值作为极限承载力的标准值，当超过30%时，则取最小值。）当因故个别试

33、验点未做到极限荷载时，甚至未做到比例界限时，若加载达到了设计预计的承载力的2倍，可作为检验性试验，仅认可设计预计的承载力，而不应参与上述的岩石地基承载力特征值的取值；若加载未达到承载力的2倍，则作为试验不合格处理，应另行补做试验，以满足3个试验数量的要求。2、理论力学计算法。 根据岩体破坏模式的不同，岩石地基承载力的计算方法很多，从工程实用而言:1)对岩石地基（柱状）压裂破坏模式的岩石地基极限承载力计算公式为：fu =qu.(N +1)式中fu 岩石地基极限承载力，qu岩石无侧限抗压强度，N与有关的承载力系数（其计算公式略）2)对岩石地基（整体）剪切破坏模式的岩石地基极限承载力计算公式为：fu

34、 =0.5bN+CNc+qNq式中岩体重度，b条基宽度，C岩体粘聚力，q超载，N、Nc、Nq 承载力系数，其计算公式不在此一一列出，它们都是岩体 的函数，它们的值都为tan(45+/2)的数次方，远大于土质地基的承载力系数值。从以上二式中可看出整体剪切破坏的岩石地基的极限承载力要明显大于柱状压裂破坏的极限承载力。从后式中还可看出基础宽度和基础埋深（超载）对提高岩石地基的极限承载力具有有利的影响。现行的建筑地基规范对岩石地基承载力特征值都不做深度修正，我认为可能是基于以下考虑：一是岩石地基的破坏模式多，远较土质地基复杂。不同破坏模式下的岩石地基承载力的影响因素及其差异很大；二是岩石地基的破坏多为

35、变形很小下的脆性破坏，需要较土质地基更大的安全系数，将基础埋深增加的承载能力作为安全储备。3、经验法。 主要是根据岩石（饱和状态或天然状态下）单轴抗压强度标准值，乘以折减系数，作为岩石地基承载力的特征值，根据岩体完整性及结构面特征，取0.1-0.5.（重庆地方规范折减系数称之为地基条件系数，根据岩体完整性及岩石坚硬程度，取1.2-0.5，相乘后作为岩石地基极限承载力标准值）此方法简便，特别对中小工程，常作为岩石地基承载力取值的主要方法。但关键问题是如何确定折减系数，人为因素影响很大，准确性可能不高；另外对岩石式样，尤其是易风化、软化的软质岩石的取样、封存、运输、制样及试验等环节都对其单轴抗压强

36、度值影响很大，许多情况下，室内试验值要明显小于现场天然值。三、最后，再谈谈对高层建筑岩石地基的变形控制问题，虽然岩体的变形模量很大，一般承载下引起的地基变形很小，可忽略。但是，在某些情况下，岩石地基可能会产生较大的变形及不均匀变形。变形形式可能有下沉、倾斜和曲率（可分凸曲率和凹曲率）。由于地基的这种变形，高层建筑的上部结构可能造成应力集中及较大的附加应力与位移，而使建筑倾斜、开裂；对基础可能造成拉伸应力或压应力，从而改变基础底面及侧面的抗阻力，甚至引起基础的开裂或断裂。因此，必须验算岩石地基的变形沉降，并将地基沉降控制在结构允许值范围内。计算岩石地基的沉降，多用基于弹性理论的布辛涅斯克解法。对

37、较复杂的情况，可用有限元分析法得出其沉降量。超高层建筑对地基的变形，尤其是不均匀变形，有较严格的限制值。当预计的地基变形量超过这种限制的某一预警值（如限制值的60%）时，应以岩石地基的变形作为设计的控制因素。计算岩石地基的沉降，多用基于弹性理论的布辛涅斯克解法。对较复杂的情况，可用有限元分析法得出其沉降量。超高层建筑对地基的变形，尤其是不均匀变形，有较严格的限制值。当预计的地基变形量超过这种限制的某一预警值（如限制值的60%）时，应以岩石地基的变形作为设计的控制因素。钱总回答了重庆地区确定岩石地基承载力的三种方法，接着我又问了两个如何理解国标关于岩石地基承载力的规定。钱总讲了他和规范编制组沟通

38、的情况，和前面我回忆的情况可以互相补充。还有2个问题没有完全想明白，不知道你的看法如何？1 对国标的“岩石地基的承载力深度不修正”的规定该怎样正确理解和合理应用，也就是说深度修正系数究竟是取0，还是1.0？取1.0还可以理解，但有人说是取0。我认为如果取为0就不可理解了。例如在20多米的基坑里做了岩石的载荷试验，得到的承载力是不包括埋置深度的影响，如果连d都不能加上，那基坑越深，能用的承载力就越低，这显然是不合理的。2 岩石究竟有没有内摩擦角？说法也不一致，有的人说只是裂隙面上有摩擦力，那么完整性好的岩石呢？但岩石力学也是在连续介质力学基础上发展的，所以用内摩擦角为零来描述岩石，以解释深度不修

39、正似乎也不妥当。过去楼不高，承载力反正够用，怎么解释问题都不大。但现在一造高层建筑，岩石地基的承载力也要斤斤计较了，这个修正不修正，出入就非常大，不知道你是怎样看这个问题的？希望能够看到岩石三轴的试验结果，摩尔包线不知道是怎么样的，如果有内摩擦角的话，这个问题就值得研究了。钱总的答复如下:一、现行国标建筑地基基础设计规范（2011年版）对岩石地基承载力不作深度修正，当然，它的深度修正系数是取0，而非取1.0。我曾经问过参加编制该规范的人，答曰：因为在征求意见时没有人对此提出意见，故就沿用了原规范“不作深度修正”的条文内容。我又问为什么原规范不作深度修正？答曰：虽然山区曾提出修正，但（规范主编）

40、黄院士说：这（岩石地基承载力）就够大了，还要做什么修正！现在看来，不修正显然是欠妥的。规范不是真理，不合理的东西成为正统也时有发生。二、岩体是由结构面和岩块构成的，结构面往往对岩体的稳定性起到控制作用，但岩体的强度则是由二者的强度组合而成的。岩体的强度要大于结构面的强度。库伦-莫尔强度理论的强度包络线，无论是其表达的公式、强度条件的几何关系，以及三轴试验结果反映的物理意义，都说明岩石的强度是由岩石的内聚力和岩石的内摩擦力构成的。岩石的破裂面不一定沿结构面发生，更应考虑破裂面上的法向应力与剪应力的关系，即与最大主应力的作用面呈45+/2的关系。设计要计算沉降，一定要用压缩模量，勘察做了载荷试验，

41、只能提供变形模量，怎么办？岩石不能做压缩试验，为什么？很简单的道理，谁有本领用环刀切岩样！所以要求提供泥岩的压缩模量是一个笑话，读土力学时做的压缩试验都已经忘记了。那么工程问题如何解决呢？在高层建筑岩土工程勘察规程的53页附录B“用变形模量E0估算天然地基平均沉降量”中就有现成的方法可供使用。二.为什么收集不到这些资料不能算违反强制性条文？（如果收集不到资料该怎么办？）在执行岩土工程勘察规范GB50021-2001（2009年版）第4.1.11条时，不少网友遇到了困难，由于种种原因而不能按规范的要求收集到所需要的资料。但这一条是强制性条文，没有收集到资料就有可能被判为违反强制性条文。许多工程师

42、对此感到很冤，又不是主观故意，而是设计没有深入到这一步，没有条件提供具体的数据。既然是否执行强制性条文是一个执行法规的问题，那么，是否违法就有是否主观故意的问题，也有这条法规是否具备可执行性的问题，值得讨论。如果没有收集到这些资料，有没有补救的办法？这是一个值得研究的问题，我们应该采取积极的办法来提高勘察的质量，而不是纠结于强制不强制的问题。岩土工程勘察规范GB50021-2001第4.1.11条是强制性条文，其第一款要求搜集建筑物的基础形式、埋置深度等。言外之意是基础形式与埋置深度应是在勘察工作前就已确定或拟定的。作为强制性条文，必须执行，即勘察工作前必须收集到诸如基础形式和埋置深度的这些资

43、料。 建筑地基基础设计规范GB50007-2002第3.0.2条也是强制性条文，其第一款要求所有建筑物的地基计算均应满足承载力计算的有关规定。地基计算是在地基基础设计过程中完成的，包括确定基础形式、基础的埋置深度、基础尺寸等，而承载力计算必须已知地基承载力，是在勘察工作完成后进行的，言外之意是基础形式与埋置深度应是在勘察工作后确定。委托勘察，首先要明确，造什么样的建筑物？建筑物的荷载有多大？平面位置在哪里？可能采用什么样的基础？基础底面准备放在什么标高？等等，在这样的条件下才能做勘察方案，才能进行野外作业，才能使勘察成果满足设计的需要。因此，要求收集这些资料是合乎情理的，我相信岩土工程师也乐于

44、得到这些资料，因为这对于提高勘察工作的质量是有帮助的，那何乐而不为呢。但实际情况可能并不如人意，由于种种原因收集不到这些资料的情况也是有的。例如，设计对场地的地质条件一无所知，在拿到勘察报告以前，结构工程师无从考虑基础形式、基础尺寸，可能上部结构的设计没有深入到这一步，荷载还没有计算出来，等等原因，岩土工程师收集不到这些资料的情况也是可能发生的。从技术层面说，即使收集不到所需要的资料，总有补救的办法，这将在后面讨论。但现在的问题倒不在技术方面，而在程序方面，由于规范将收集资料作为强制性条文，使得能不能收集到这些资料成为是否执行强制性条文的大事，成为要不要处罚的大事，引起了人们的关注，成为主要的

45、话题。这个问题将两本规范的条文之间的深刻矛盾揭示出来了。两本规范分别从勘察和设计两个角度提出问题，就针对勘察和设计而言，两本规范的规定都无可非议，也是可以协调执行的。如果作为一般的程序性的要求，两本规范的规定之间也不存在不可调和的矛盾。如果都要求必须无条件执行强制性条文，两本规范的强制性条文就犹如过独木桥的两头山羊。怎样缓解这个矛盾？如何破解蛋生鸡、鸡生蛋的纠结？其实，这是两个不同阶段的要求，在勘察阶段，要求根据场地条件对拟建建筑物的地基基础方案作一个大致的估计，是一种框算，可以由勘察工作的主持人与结构设计主持人共同协商估计，可能采用的几种基础方案，然后按最大公约数编制勘察方案。如果无法协调勘

46、察与设计的协作关系，那也不要紧，由岩土工程师从技术的角度来采取补救的措施； 因为收集资料的目的是为了明确勘察的条件，使勘察的成果更好地满足设计的要求，只要求达到目的就行了。 在设计不能提供任何信息的条件下，岩土工程师运用工程知识作勘察条件的估计，同样可以作为编制勘察方案的依据。 怎样缓解这个矛盾？1. 从技术的角度来采取补救的措施；2. 收集资料的目的是为了明确勘察的条件，使勘察的成果更好地满足设计的要求，只要求达到目的就行了。3. 在设计不能提供任何信息的条件下，岩土工程师如何运用工程知识作勘察条件的估计，作为编制勘察方案的依据。编制勘察方案为什么要收集荷载、基础埋深和荷载？编制勘察方案为什

47、么要收集荷载、基础形式和埋深？这需要从土力学的原理来理解。勘察方案解决什么问题？勘探孔的平面布置、深度、取样、试验和原位测试。勘察提供符合设计要求的资料，包括验算地基承载力、验算沉降和不均匀沉降、验算地基稳定性。勘察报告要提供上述各种验算的指标，而选择试验方法、确定加载数值和等级都需要估计土样的应力水平和加载条件。勘察报告要提供选择基础方案的依据，评价各种基础的适用性，选择持力层、桩端持力层。如果收集不到这些资料怎么办？在勘察时，往往遇到甲方不能提供拟建建筑物基本情况，只知道楼层数和大致结构，在勘察报告基础方案论证时，上部结构荷载和基底压力一般怎样估算？我最近遇到一个四层办公楼（砖混结构）勘察

48、任务，粉土地基承载力特征值75kPa，若采用条形基础，埋深1.5m，不知该如何估算上部结构荷载值和基底压力？如不进行地基处理，天然地基是否可行？如何估计勘察条件？1. 根据拟建建筑物的类型作判断；多层住宅，要了解是砌体承重还是采用异型框架，以判断基础的可能型式；通常采用砌体承重结构墙下条形基础，一般横墙承重，纵墙开窗、门比较多，基础只承受墙体自重。为了增加室内机动性，也有采用框架或异型框架柱下独立基础。高层住宅，一般采用框架或框架剪力墙结构；框架由柱传递荷载到基础；为了增加水平抗震能力，设置剪力墙。基础的型式与荷载有关，也就是和建筑物的高度有关，大多设有地下室，有单独地下室和大底盘地下室，根据

49、地质条件的不同，独立柱基、柱下条形基础、筏形基础都有可能被选用。公共建筑，商场、会所、办公楼、剧院、博物馆。建筑造型和结构体型都比较复杂，很难有一般规律可以判断，但这种建筑物均已有建筑方案。在建筑方案中有结构体型、地下空间的利用、基础方案等的建议，可以查阅建筑方案以获得勘察需要的有关资料。2. 根据建筑物高度估计荷载，结合地质条件估计可能采用的基础类型，从而据以确定勘探孔的间距、深度、取样试验及原位测试的项目。在编制勘察方案，选择勘探孔的深度和间距时，需要估计能否采用天然地基，是否需要选用桩基。首先是上部结构的荷载，包括恒载和可变荷载，对于作为住宅的一般砖混结构，每层每平方米的荷载标准值大约在

50、15kPa左右，北方地区的墙厚一些，南方地区薄一些，荷载也会有些差别，你可以向设计人员询问，积累自己的经验数据，这对岩土工程师是十分重要的基本知识。再和基础的选型有关，如果采用整板基础，则4层就是60kPa的基底压力，但这是传到基础顶部的荷载，还要加上基础的自重，如果你这个工程的承载力是已经计算到基础底面的标高，则采用筏基时，埋深浅一些，承载力可能是满足要求的。如果采用条形基础，则地基承载力肯定是不够了，即使基础面积系数（即基础净面积和基础外包面积之比）为0.8也不够，因为1.5m的基础自重也要1530kPa，荷载肯定已经超过75kPa了。从上面的讨论可知，收集不到这些资料，在技术上不是没有办

51、法可以把勘察方案做好，况且是不是能收集到这些资料也不是岩土工程师可以左右的，设计方的工作没有深入到这一步，或者是由于人家的原因而拿不到资料，怎么可以将责任算在岩土工程师身上呢？算岩土工程师违反强制性条文，实在是很勉强，没有充分的道理。三.确定勘察工作量的理论依据是什么？ 宁波市的一项工程，共有5幢高层建筑，3235层，高度110150m，全盘一层地下室，开挖深度仅5m, 是大底盘上的高层建筑群。我们是做勘探的，勘察方案定为主楼全为钻孔，孔深8095m, 进入卵石815m, 基坑钻孔深4550m, 穿透软土层，进入可塑状粘性土不少于5m.3.1 怎样确定勘探孔的深度？但审图人员（事先沟通）说基坑

52、孔也要全部钻到8095m。我们认为没有必要，他们说宁波市有规定，基坑孔的勘探深度和主楼一样，有这样的规定吗？请知情的说一下。我不知道宁波市是否有这样的规定。但如果确实有这样的规定，对于这种大底盘上的高层建筑群，规定地下室的勘探深度必须与主楼的勘探深度完全一样，我认为并不适合。为什么？勘探孔的深度取决于地基基础设计的要求，高层建筑的桩基是承压桩，从单桩承载力和沉降控制的要求，需要将桩支承在比较深的持力层上，为了探明持力层和压缩层，需要比较深的勘探孔深度。也就是说，主楼的勘探孔深度取决于桩基的抗压承载力验算和建筑物沉降计算的要求。但基坑部分的勘探孔深度只要同时满足基坑设计的要求和设置抗浮桩的要求，

53、当这两种设计要求的深度不同时，取大值。由此可见，这是确定勘探孔深度的两种不同力学机制，岂可混淆。确定勘探孔应有针对性，为探明基坑的地质条件而布置的勘探孔，没有必要和主体结构的勘探孔达到一样深度。确定勘探孔深度要考虑哪些因素？根据建筑地基基础设计规范GB50007-2001和高层建筑岩土工程勘察规范JGJ72-2004的沉降计算公式，高层地基勘察时孔深与基础埋深、建筑物宽度和土层有关。如果在同一地基上建10层与20层楼房时，建筑物宽度一样，勘察深度是否是一样的(仅差基础埋深，沉降不一样)？要求勘探孔达到一定深度是为了取得满足地基基础设计用的参数，不同类型的基础，设计时对勘察资料的要求是不同的。确

54、定勘探孔深度时，主要考虑是否满足设计的需要，例如，采用桩基的工程，勘探孔的深度必须满足探明桩基压缩层工程性质的要求，而采用天然地基的建筑物，压缩层深度显然比桩基的要求浅得多，因此勘探孔的深度也比采用桩基的工程要浅得多。需要计算沉降的工程，控制性勘探孔的深度取决于沉降计算压缩层厚度，与建筑物的荷载及基础的宽度有关，也与建筑物的长宽比有关。需要计算沉降的工程，控制性勘探孔的深度取决于沉降计算压缩层厚度，与建筑物的荷载及基础的宽度有关，也与建筑物的长宽比有关。为了减少计算压缩层厚度的工作量，有的规范给出了按基础底面附加压力、基础宽度和长宽比选取压缩层计算厚度的表，比较不同规范的规定。对于同样采用天然

55、地基的建筑物，勘探孔的深度取决于荷载的大小，荷载越大，影响深度越深，勘探孔的深度应该越深，但考虑的侧重点是不同的。确定勘探孔深度可以用估计地基压缩层计算厚度（或者变形计算深度）的方法。在比较确定勘探孔深度的不同方法时，应该从土力学的沉降计算方法来考虑。如何确定压缩层计算厚度或变形计算深度，历来存在着多种方法，分为应力比的方法和变形比的方法两类。确定地基沉降计算深度(或压缩层厚度)时，由于附加应力随深度递减，自重应力随深度递增，因此，到了一定深度之后，附加应力与自重应力相比很小，引起的压缩变形就可忽略不计了。一般取地基附加应力等于自重应力的20%深度处作为沉降计算深度的限值；若在该深度以下为高压

56、缩性土，则应取地基附加应力等于自重应力的10%深度处作为沉降计算深度的限值。这种方法称为应力比的方法。确定控制性勘探孔深度的力学考虑1 压缩曲线的斜率是随有效压力的增大而减小的，在越深的地方，压缩曲线越是平缓，即de/dp越小，也就是压缩模量越大；2 在越深的地方，自重压力越大，附加压力越小，因此，变形的增加率ds/dz随深度的增大而减小；3 因此在接近计算深度下限处，所产生的误差很小。建筑地基基础设计规范采用的是变形比的方法和 经验公式的方法。采用不同方法得到的变形计算深度是不同的，但对于沉降计算的结果，影响是比较小的，这是因为在接近压缩层下限时，附加应力的绝对量很小，由于变形计算深度的不同

57、所产生的变形变化量小于总变形的3%。勘探孔深度取决于获取参数的土层的最大深度。由于一般孔的作用是探明天然地基持力层或桩基的持力层的最小厚度与性质，其深度与基础的宽度有关。控制性勘探孔的深度则必须满足变形计算深度的要求。下面从几本不同规范确定勘探孔深度的不同方法来对比分析。岩土工程勘察规范规定：第4.1.18条规定：1勘探孔深度应能控制地基主要受力层，当基础底面宽度不大于5m时，勘探孔深度对条形基础不应小于基础底面宽度的3倍，对单独柱基不应小于1.5倍，且不应小于5m;2. 对高层建筑和需作变形验算的地基，控制性勘探孔的深度应超过变形计算深度；高层建筑的一般性勘探孔应达到基底下0.51.0倍的基

58、础宽度，并进入稳定分布的地层。高层建筑岩土工程勘察规程的规定：关于控制孔的深度，以满足沉降计算的压缩层厚度范围内取得资料的要求。 dcdc（ g） bd 基础的埋置深度 b 基础宽度 c （ g）与压缩性有关的经验系数从高层建筑岩土工程勘察规程的规定可以看出如下的规律性：控制性勘探孔深度大于一般性勘探孔；基础宽的勘探孔深度大于基础窄的：压缩性高的土，其勘探孔深度大于压缩性低的土；但没有荷载大小的区别。上海市岩土工程勘察规范对天然地基工程，控制性勘探孔深度应达到地基压缩层计算厚度以下12m。BL/B基础底面附加压力30507090110130315.16.06.97.58.18.736.38.4

59、9.610.811.412.057.49.610.812.013.214.1上海市岩土工程勘察规范对桩基工程，控制性勘探孔深度应达到地基压缩层计算厚度以下12m。一般性勘探孔深度不宜小于桩端下3m。密排群桩基础压缩层计算厚度与桩端入土深度、承台宽度及形状有关。独立或条形承台基础勘探孔深度宜达桩端下23倍承台宽度。BL/Bhp承台底面附加压力150300450600151401117202360714172034014232934609192530一个正确的勘察方案，基于对建筑物工程特点的了解和对场地地质条件的了解，不了解建筑物特点或场地的特点，不可能完成一个好的勘察方案。在编制勘察方案的过程中

60、合理地选择勘探手段和确定勘察工作量，需要土力学原理的支撑，但在这个阶段，仅需要土力学的框算，不要求精准，但要求正确，使勘察成果能够将设计需要的条件包容住就可以了。上面介绍了三本规范确定勘探孔深度的三种方法，岩土工程勘察规范是用规定不应小于某个限值的方法，供岩土工程师根据实际情况确定勘探孔深度的方法，比较原则，机动余地比较大；高层建筑岩土工程勘察规程是用经验公式定量计算的方法，规范给出了经验系数，是一种估算的方法；而上海市岩土工程勘察规范用的是查表的方法，只要条件明确了，查表就能得到结果，是手册类的方法。如何评价这三种方法的优劣呢？可能会见仁见智，评价各不相同。但如有网友问我，我认为岩土工程勘察