[发明专利]一种地基极限承载力及容许承载力的载荷试验测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及地基稳定性与承载力评价领域，具体涉及一种地基极限承载力及容许承载力的载荷试验测定方法。

背景技术

近年来，随着我国大量地区城镇化建设快速兴起，越来越多的大型建筑物开始兴建，建筑物规模的增加，使用年限的增长都要求地基不致因承载力不足而失去稳定，也不致因基础沉降过大而影响建筑物正常使用。而且随着建筑物高度的增加，地基上部荷载也急剧增加，若基础设计过于保守，则势必造成材料和空间上的浪费。那么为了做到既能保证地基稳定，又能达到不因设计过于保守而造成材料浪费的目的，其最重要的任务就是如何科学准确确定地基极限承载力。

目前，地基承载力的确定方法主要有理论计算法、承载力经验确定法及现场原位测试法这三大类方法。理论计算法是通过假定地基土为刚塑性体，土体不产生变形，如同刚体一样，当达到屈服应力时，塑性变形将不断增加，直至土样发生破坏。这类方法通过在土中任取一微分体，以一点的静力平衡条件满足极限平衡建立微分方程，计算地基各点达到极限平衡时的应力及滑动面方向，由此求解地基的极限荷载。该类方法虽然能够通过理论计算方便求解出地基承载力，但是由于此方法假定地基土为刚塑性体，在复杂边界条件等因素影响下，使得求解的精度无法保证，建立微分方程及求解上都存在数学上的困难，因此理论计算方法仅适用于某些边界条件等因素简单的地基承载力计算。承载力经验确定法是根据对当地的土(岩)层分布和物理性质积累的较为丰富的工程经验，建立本地区不同地质条件下的承载力特征值，依据所要评判的场地地质条件，通过大量工程经验总结确定地基承载力。此方法虽然可以快速简便且无需投入太多成本即可确定地基承载力，但是此方法无法保证场地的地质条件与经验总结的地质条件完全吻合，因此在地基承载力的确定上也无法保证其精度。现场原位测试法，特别是标贯、动力触探、载荷试验等，是在岩土层原来所处的位置进行原位测试，其优点是在基本保持土的天然结构，天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标。虽然原位测试法可以测定不扰动土样的有关工程力学性质，能避免取样过程中应力释放的影响，然而各种原位测试都有其适用条件，且影响原位测试的因素较为复杂，对测定值的准确判定造成一定的困难，尤其在软土地基区域，为保证原位测试成果应着重考虑地区性和经验性。在上述原位测试法中，最为常用和可靠的地基承载力确定方法为平板载荷试验法。平板载荷试验法是在拟建建筑物场地上将一定尺寸和几何形状(圆形或方形)的刚性板，安放在被测的地基持力层上，逐级增加荷载，并测得每一级荷载下的稳定沉降，直至达到地基破坏标准，由此可得到荷载(p)－沉降(s)曲线(即p-s曲线)。当p-s曲线上有明显比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值为地基承载力特征值；当极限荷载小于对应比例界限的2倍时，取极限荷载值的一半为地基承载力特征值；当不能按上述两点确定时，可取s/d＝0.01～0.015所对应的荷载，但其地基承载力特征值取值不应大于最大加荷量的一半。虽然上述方法确定地基承载力具有一定的精度，但是该方法具有一定的局限性，尤其在对大量饱和软土地基承载力评价时，由于软土地基性质决定地基沉降变形是连续不间断的，而不像坚硬土体会发生突然破坏而使得沉降位移突然极速增加，表现在p-s曲线图形上，坚硬土体p-s曲线会出现转折点，而软土地基p-s曲线则为缓变平滑曲线，在针对p-s曲线为缓变状态时，很难像突变型p-s曲线那样容易确定曲线转折点，进而确定地基承载力值。针对此种情况，根据大量平板载荷试验工程经验总结出取s/d＝0.01～0.015所对应的荷载为地基承载力值，虽然此方法能够一定程度上解决了缓变曲线难以确定地基承载力的难题，但是s/d＝0.01～0.015毕竟是个区间范围，并且是根据工程经验取值并没有理论依据支持，而且该比值还会随不同性质土层而发生较大变化，因此上述方法所确定的地基极限承载力具有较大的多解性和不确定性等问题，同时也造成了成本与测试时间的较大浪费。

发明内容