[发明专利]一种确定承载力特征值fak与压缩模量Esi关系的方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程勘察、设计、地基土检测领域，具体地说是一种确定承载力特征值fak与压缩模量Esi关系的方法。

背景技术

地基土承载力特征值f_ak指由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。也可以这么说：建筑地基所允许的基础最大压力，基础给地基施加的压力如果大于该值，可能会发生过大变形，因此引出变形指标压缩模量Es，压缩模量是在完全侧限的条件下，土的竖向应力变化量与其相应的竖向应变变化量的比，称为土的压缩模量，用Esi表示。依据其定义，他们均是变化的量，地基随着压力的增加其地基土逐渐压密，如图1，Pc拐点出现之前，P-s曲线为直线，其压缩模量是逐渐增大的一个过程。地基土千差万别，特性各不相同，其承载力变化较大，研究它的变化过程太复杂了，我们专利成果只研究了Pc拐点（承载力特征值最大点）以前变化与压缩模量之间的关系。

静载试验的第一阶段为地基土的压密阶段，曲线多为直线变形阶段，在发生拐点时相对的是最大承载力特征值，我们主要研究的是这第一阶段承载力特征值与压缩模量之间的关系，研究的是拐点对应的承载力特征值f_ak与压缩模量的关系式。

地基土承载力特征值f_ak是工程勘察必须确定的重要指标，其常用的方法是根据工程的重要程度采用不同的方法确定。压缩模量E_s1-2一般是根据室内土工试验确定，岩土工程勘察报告是综合其他各种因素最终给定一数值。然而，我们提供的勘察资料中常常是地基土承载力特征值f_ak与压缩模量E_s1-2两者不能匹配，常常是一大一小，与土的性质不相符合。如何提交出地基土承载力特征值f_ak与压缩模量E_s1-2相匹配的数值，是目前岩土工程勘察急需解决的问题。同时，我们在地基处理时，常常只能确定承载力特征值f_ak，室内试验无法确定压缩模量E_si，给沉降计算造成了比较大的困难，如果能研究出他们之间的关系式，就可以通过计算确定压缩模量E_si。

因此，如何建立承载力特征值f_ak与压缩模量E_si的关系式，确定岩土参数f_ak、E_si的合理取值及取值可靠性，已成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是研究一种确定岩土参数f_ak、E_si的合理取值及取值可靠性的一种确定承载力特征值fak与压缩模量Esi关系的方法。

本发明一种确定承载力特征值fak与压缩模量Esi关系的方法，其步骤如下：

①、根据1801年福斯提出假定和基础梁与地基的关系，以及1867年，捷克工程师E·文克勒（winkLer）提出的假设：基础底面任何一点的基底压力P与该点的沉降成正比，即P=K·S，式中比例系数K称为基床系数（基地反力系数），其单位为MPa/m，P为地基土所受的压力，单位是MPa，S为地基的变形，单位是m；由此可以看出，K值与地基土的类别、岩土性状和结构，风化程度与其物理力学特性有关，并随基础形状、埋深、截面积及受力状况不同而不同；其中P即是相当与我们现在地基土承载力特征值f_ak；

即：f_ak=K·S    (1)

②、在2010年研究了基床系数的试验方法和与压缩模量的关系，得出如下关系式：

K＝4.25(1-K₀²)Es    (2)

压缩模量取值，当自重加附加应力不大于200kPa时，取100-200kPa段压缩模量；当自重加附加应力大于200kPa时取自重到附加应力段的压缩模量值；

建立公式K＝4.25(1-K₀²)Es公式，其是引入压缩模与变形模之间的关系推导出的纯理论计算式。式子推导中使用了K₃₀载荷试验变形模量理论计算式及相关参数，用公式(2)计算结果为基准基床系数。从公式(2)中可以看出当静止侧压力系数大于等于1时，公式(2)没意义。一般情况下，正常固结土静止侧压力系数是一个小于1的土性参数，但当土体处于严重超固结时，其静止侧压力系数有可能大于等于1，说明公式(2)不适用于严重超固结土；