岩土计算示例

1、 岩土工程计算示例一、承载力验算1、建筑物荷载估算PfFk+G二29（含地下室）层X（16.51了）KN/nf2层+25KN/msXl.5m（基础厚度）二KPa（框剪结构）Pk二儿+Gk二6（含地下室）层X（1717.5）KN/m2g+25KN/msX1.5m（基础厚度）二KPa（砖混结构）2、地基承载力的确定（1）天然地基确定天然地基承载力：目前方法确定按建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）5.2.4条式5.2.4进行修正（P21-22）,由仃修正为化依据GB50007-2002中第5.2.4条公式fa=fai+nbY（b-3）+qaYm（d-O.5）对持力层承载力进行修正。式中

2、：fa一修正后的地基承载力特征值；fak地基承载力特征值；n、na一一基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别查表5.2.4；Y一一基础底面以下土的重度；b一一基础底面宽度（m）；Y一一基础底面以上土的加权平均重度；d一一基础埋置深度（m）；将上述数值代入公式，得出修正后持力层地基承载力特征值：化二KPa按土的抗剪强度确定承载力:（GB50007-2002）5.2.5条式5.2.5进行（P23）,不修正直接为fa応=Mb+Mdymd+Mcckf；一-由土的剪强度指标确定的地基承载力特征值；Mb、Me-一承载力系数，b-基础底面宽度，大于6m时按6m取值，对于砂土小于3m时按3m取值

3、;Ck-一基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值。岩石地基承载力特征值：（GB50007-2002）5.2.6条式5.2.6和附录J进行（P23-24）,不修正直接为fB匚=%fvk0=1_4.678)式中f；-一岩石地基承载力特征值（KPa）；心-一岩石饱和单轴抗压强度标准值（KPa）,可按规范附录J确定；%折减系数。注意：（Ck计算方法相同）（2）地基处理建议载荷试验等原位测试（勘察时取当地处理地基的经验值）地基处理规范条文说明垫层承载力及模量表P92复合地基承载力估算（地基处理规范）a垫层地基承载力验算：依据GB50007-2002中第5.2.4条公式fa二fal+q&Y5）对持力层承载

4、力进行修正。式中：化一一修正后的地基承载力特征值；一持力层地基承载力特征值；基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，na=1.0;（大面积压实填土取1.5;2）Y一一基础底面以上土的加权平均重度；d一基础埋置深度(m)o将上述数值代入公式，得出修正后持力层地基承载力特征值：fa=KPaPi=KPafa=KPaB灰土(土)挤密桩复合地基的承载力特征值初设时按当地经验确定，灰土挤密桩不宜大于处理前的2.0倍，并不宜大于250KPa；土挤密桩不宜大于处理前的1.4倍，并不宜大于ISOKPaoC第一种(水泥粉煤灰碎石桩、夯实水泥土桩、水泥土搅拌桩(有区别)、高压喷射注浆法)复合地基的承载力特征值估算应通过

5、现场复合地基载荷试验确定，初步设计时也可按JGJ79-2002式9.2.5及式9.2.6：pk=m-+/?a-m)f5k式中：&一复合地基承载力特征值(KPa)；ni-面积置换率，m二0.30.4；出-单桩竖向承载力特征值(KN),巴q】+qp舛i=l陽、qp见表11;舛-桩的截面积(m2),d=0.5m；0-桩间土承载力折减系数，0二0.75；Q处理后桩间土承载力特征值(KPa),宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。桩周第i层土的侧阻力特征值s和端阻力特征值表9土层名称侧阻力特征值Q5i(KPa)端阻力特征值qp(KPa)第层杂填土10第层卵石30第层细砂20500第层粉

6、质粘土15550第层细砂600经计算：人=230KPa匸址=404KPa复合地基压缩模量根据JGJ79-2002（9.2.8-1）式以一基础底面下天然地基承载力特征值（KPa）o第二种：复合地基承载力估算：（振冲桩、砂石桩、石灰桩、柱锤冲扩桩）复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时也可用单桩和处理后桩间土承载力特征值按下式估算，JGJ79-2002（7.2.8-1）式切=叫+（1-111）in=d2/d;式中：如一一振冲桩复合地基承载力特征值（kPa）fpk桩体承载力特征值（kPa）,宜通过单桩载荷试验确定；fjk处理后桩间土承载力特征值（kPa）,宜按当地经验取值，如

7、无经验时，可取天然地基承载力特征值；m桩土面积置换率；d桩身平均直径（m）;de一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径；等边三角形布桩ci。二1.05s正方形布桩de=1.13s矩形布桩4=1.13禹云、s、s】、s?分别为桩间距、纵向间距和横向间距。（3）下卧层强度验算第一种：天然地基下卧层强度验算（比较少）与垫层法不同处：1、仁一软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值。n1.0；2、0地基压力扩散角()。可按GB50007-2002表5.2.7执行。第二种：垫层地基下卧层强度验算(无复合地基下卧层验算？)由于地基处理后，在其受力层范围内存在地基承载力相对持力层较低的下卧层第层黄土状粉质

8、粘土，应进行下卧层强度验算。依据JGJF9-2002规范4.2.1条4.2.1-1式进行验算Pz+PcWf式中：亠一相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压力值；“一垫层底面处土的自重压力值；仁一垫层底面处经深度修正后地基承载力特征值。nl.o(基本规定0.4条)；垫层底面处的附加压力值5可按下式计算：b(pk-p)对于条形基础Pz=b+2ztanBlb(Pi-Pc)对于矩形基础Pz=(b+2ztan0)(l+2ztan0)式中：b-矩形基础或条形基础底边的宽度；1一矩形基础底边的长度；0相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；Pc基础底面处土的自重压力值；z基础底面下垫层的厚度

9、；0垫层的压力扩散角()。可按JGJ79-2002表4.2.1执行。承载力验算1步：确定上部荷载2步：求地基土的fa；3步：比较与fa的大小，确定承载力满足要求。基础宽度条基单宽荷载取30KN/m.层,30*6二180KPa,化二150KPa,基础宽度为：180/150二1.2m；独立基础：单柱荷载400KPa,面积400/150=2.67m2,一般取方型1.64*1.64(稍大点)。二、变形计算釆用GB50007-2002推荐的分层总和法(天然地基、地基处理后的复合地基均适用)依据GB50007-2002中第5.3.5条，釆用公式nPo_s二中5sf二中=12(ziax-Zx-iai)i=l

10、ES1计算最终沉降量。地基变形计算深度Z.应符合下列要求：nAsjWO.025EAsi/i=l基底附加压力：基础底面的平均压力估算值P尸531KPa利用ZK11资料算得基底附加压力：Po=Pk-Pe=531-(15.8X3.20)+(23X1.10)+(19.9X1.30)+(19X0.34)=423KPa计算拟建西楼短边角点及中点的最终沉降量；判定倾斜值及沉降量是否满足要求。具体见附表基础短边角点及中点最终沉降量楼名井号角点沉降量(血)中最终沉降虽(mm)倾斜西楼TJ7106.80.221.40.00009ZK2196.50.219.3ZK998.80.219.80.00001TJ2397.

11、70.219.5井号中点沉降呈5m)中最终沉降呈(mm)ZK16258.40.251.7ZK19410.80.282.2由上表可知，判断是否符合规范三、单桩竖向极限承载力标准值3单桩竖向极限承载力标准值S可按JGJ94-20085.3.6条公式计算:Quk二Qpk+Q,k=+i】工QaiA式中：GU单桩总极限端阻力标准值(KN)；CL-单桩总极限侧阻力标准值(KN)；q让一桩端极限端阻力标准值(KPa)；u桩身周长(m)；Lx第i层土的厚度(m)o丄込一桩侧第i层土的极限侧阻力标准值(KPa)；中=i大直径桩侧阻力尺寸效应系数，黏性土取中沪(0.8/d)1/5,砂土、碎石类土取中(0.8/d)

12、”；中卩一大直径桩端阻力尺寸效应系数黏性土取中p=(0.8/D)1/1砂土、碎石类土取中尸(0.8/D)1/3(D：桩端直径m)；(D800mm时，ipP=1)A桩端面积(m2)；单桩极限端阻力标准值和极限侧阻力标准值q*见下表10:极限端阻力标准值4和极限侧阻力标准值4上表10土层名称极限端阻力标准值q池(KPa)极限侧阻力标准值天然状态饱和状态第层黄土状粉土3020第层黄土状粉质粘土水上35(水下25)25第乂层圆砾100100第层卵石2500120120第层黄土状粉质粘土3535注：设计计算时，单桩极限侧阻力标准值应按饱和状态下取值。若采用特征值进行桩基设计时，端阻力及桩侧阻力特征值取极

13、限标准值的一半。采用扩底桩变截面以上2d长度范|判不计侧阻力。单桩承载力估算由于单桩荷载不详，只对单桩竖向承载力特征值进行估算。以探井J1为例，依据公式，单桩竖向承载力特征值见下表11:基桩竖向承载力计算（以J1为例）表11钻孔灌注桩桩长8.58.58.5桩身口径0.50.60.8桩端直径D0.50.60.8单Quk824.471039.041733.84414.24546.52866.92（2）单桩竖向极限承载力标准值Q可按JGJ94-20085.3.6条公式计算：Quk二Qpk+Q,k二/口止外+1】工竝“式中：Qpk-单桩总极限端阻力标准值（KN）;Q,k单桩总极限侧阻力标准值（KN）；

14、Qpk-桩端极限端阻力标准值（KPa）；q桩侧中性点以下第i层土的极限侧阻力标准值（KPa）；化一大直径桩侧阻力尺寸效应系数，黏性土取中si=（0.8/d）1/5,砂土、碎石类土取中si=（0.8/d）1,s；0卩一大直径桩端阻力尺寸效应系数，黏性土取中尸（0.8/D）；砂土、碎石类土取中尸（0.8/D）1/3（D：桩端直径m）；（Dsy分别为纵、横向桩的中心距（m）；q：中性点以上桩的平均负摩阻力标准值（KPa）；人一中性点以上桩周土加权平均有效重度（KN/m）；d桩身设计直径（m）o单桩负摩阻力标准值可按下列公式计算：q；=啟：_iTJ儿=工人e=l/式中：q：第i层土桩侧负摩阻力标准值（

15、KPa）；鼻一桩周土负摩阻力系数，取鼻二0.20；K珀一由土自重引起的桩周第i层土平均竖向有效应力；只一桩周土第i层土平均竖向有效应力（KPa）；人、人一分别为第i计算土层和其上第e土层的重度，地下水位以下取浮重度；“、Aze第i层土、第e层土的厚度；通过计算，得出桩侧各地层负摩阻力标准值q：如下：第层黄土状粉土q=7KPa第层黄土状粉土q：二14KPa第层黄土状粉土q=22KPa第层黄土状粉质粘土q：二30KPa第层黄土状粉土q：二28KPa因拟建建筑物场区为自重IV级湿陷性黄土场地，建议桩基施工前应釆取相应措施,防止地基浸水湿陷。桩基竖向承载力估算由于单桩荷载不详，只对单桩竖向承载力进行估

16、算。以J6为例，依据（JGJ94-2008）公式5.3.6计算单桩竖向承载力标准值Q虑，及公式5.4.4-3计算下拉荷载Q越见下表：单桩竖向极限承载力标准值及下拉荷载表8桩径50.60.80.80.8扩底直径(11)1.21.21.41.6有效桩长(11)20202020单桩竖向极限承载力标准值(KN)1405.761968.341958.291950.25下拉荷载(KN)170.51227.23227.23227.23自重湿陷黄土中性点深度确定：桩端为黄土层：中性点深度比ln/l0=0.7,桩端为中密砂:中性点深度比ln/lo=O.9,桩端为砾、卵层、基岩:中性点深度比ln/lo=lolo为

17、桩周自重段长度。填土、欠固结土中性点深度确定：桩端为黄土层：中性点深度比ln/lo=O.6,桩端为中密砂：中性点深度比ln/lo=O.8,桩端为砾、卵层:中性点深度比ln/1。二0.9。1。为桩周填土、欠固结土段长度。(注意(JGJ94-2008)表5.4.4-2注释，有个0.4-0.8折减问题)桩基沉降计算、下卧层验算(群桩)载体桩竖向承载力特征值估算依据JGJ135-2007中第4.3.2条公式，载体桩单桩竖向承载力设计值可按下列经验公式估算：Ra=faAefa一-经深度修正后的载体桩持力层地基承载力特征值(KPa)；Ae载体桩等效计算面积，按JGJ135-2007表4.3.2选用(n?)

18、。四、其它计算直立边坡开挖的极限高度依据土工试验成果，按一般粘性土基坑直立边坡开挖的极限高度，按经验公式计算:h二3.84c/y注：h边坡允许直立开挖最大高度(m)；c地基土的粘聚力标准值取13.30KPa；Y地基土的天然重度取17.4KN/m5；经计算，得出边坡允许直立开挖最大高度为2.9m：垫层底面的宽度计算 3、=% 垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散的要求，可按下式确定:b2b+2ztg6式中垫层底面宽度(m)；b-基础底面宽度(m)；z基础底面下垫层的厚度(m)；0压力扩散角，可按JGJ79-2002表4.2.1釆用。按下列公式计算某一土性指标的变异系数.试验平均值和标准差:n式中

19、&变异系数；M-一试验平均值；CT标准差。按下列公式计算内摩擦角和粘聚力的统计修正系数、就=1-1.7044.678式中-内摩擦角的统计修正系数;似一-粘聚力的统计修正系数;第-一内摩擦角的变异系数;戈粘聚力的变异系数。式中：-内摩擦角的试验平均值；Cm粘聚力的试验平均值；土层的等效剪切波速，应按下列公式计算:u=iet式中：乙-一土层等效剪切波速(m/s)；(10计算深度(m),取覆盖层厚度和20m二者的较小值;t剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；4一-计算深度范围内第i土层的厚度(m)；5一-计算深度范围内第i层的剪切波速(m/s)；“-一计算深度范围内土层的分层数。滑塌区范围L=H/tg6式中L-一边坡坡顶塌滑区边缘的水平投影距离(m)；H一-边坡高度(m)；0-一边坡的破裂角，&=45+/2；(P-一土体的内摩擦角。饱和状态下的液性指数：T_Sre/Dr-wp叫-WpSr-一土的饱和度，可取85%；e土的孔隙比；Dr土粒相对密度；刃,叫-一分别为土的液限和塑限含水量，以小数计。挤密桩桩间距的确定：s=095Z心Ddod-（黄土规范第44页，与地基处理规范有区别）1几Pz-叫s-孔心距（m）；D-挤密填料孔直径（m）；d预钻孔直径（m）；pd_击实试验确定的最大干密度（g/cm3）：pd0地基挤密前压缩层范围内