新舊規(guī)范中地基承載力取值差異的探討

劉 波，孫翠棉，丁 偉，劉 超，李 靜

（1.河北建研科技有限公司，石家莊 050021；2.河北建設勘察研究院有限公司，石家莊 050031；3.河北建研工程技術有限公司，石家莊 050021）

0 引言

按照現(xiàn)行《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007－2011（以下簡稱“11規(guī)范”）中規(guī)定：傳至基礎底面上的荷載效應應按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的標準組合，相應的抗力應采用地基承載力特征值。規(guī)范中同時定義了地基承載力特征值指由靜載試驗測定的地基土壓力變形曲線線性變形段內(nèi)規(guī)定的變形所對應的壓力值，其最大值為比例界限值。同時規(guī)范的5.2.3條規(guī)定地基承載力特征值可由載荷試驗或其他原位測試、公式計算、并結合工程實踐經(jīng)驗等方法綜合確定，而規(guī)范中并沒有提供其他原位測試、公式計算等具體成果，導致工程技術人員對承載力的取值還是沿用《建筑地基基礎設計規(guī)范》GBJ7－89（以下簡稱“89規(guī)范”）中的承載力取值方法，但是采用89版規(guī)范規(guī)定的地基承載力是否是地基承載力特征值呢，又或兩者之間存在著什么樣的關系呢？筆者就這一問題提出自己的看法，給出兩者之間的相互關系。

1 靜載試驗確定的地基承載力

《建筑地基基礎設計規(guī)范》GBJ7－89中附錄四和現(xiàn)行《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007－2011中附錄C中規(guī)定的靜載試驗的試驗要求、試驗方法以及確定最終的試驗成果的方法均基本相同，因此89規(guī)范采用靜載試驗確定的地基承載力標準值和11規(guī)范確定的地基承載力特征值相同。在這里不討論兩本規(guī)程中關于上部傳遞給地基的荷載取值問題，只考慮地基抗力問題。

通過上述內(nèi)容，可以確定采用89規(guī)范中靜載試驗確定的地基承載力標準值與現(xiàn)行規(guī)范采用的地基承載力特征值相同，不存在明顯的差異，可以直接采用由89規(guī)范確定地基承載力標準值作為地基承載力特征值使用。

2 標準貫入試驗確定的地基承載力

采用標準貫入試驗確定地基承載力是較直接、準確的原位測試手段，89 規(guī)范中對于如何采用標貫成果進行地基承載力標準值的推定得出了明確的計算公式以及對應附表。按照89規(guī)范中給出的附表查得承載力需將標準貫值采用如下公式修正：

式中：N為統(tǒng)計后的標準貫入擊數(shù)，μ為平均值，σ為標準差。

而11規(guī)范，包括之前的《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007－2002（以下簡稱“02 規(guī)范”）中采用的修正方法為在統(tǒng)計平均值前乘以修正系數(shù)γs，此γs由下式求得：

式中：n為統(tǒng)計個數(shù)（n≥6），δ為變異系數(shù)（δ＝）。

將（1）式中μ提出，則89規(guī)范N值修正系數(shù)為1－1.645δ，與（2）式對比可知：統(tǒng)計個數(shù)n≥6，永遠小于1.645，即89規(guī)范中的修正系數(shù)恒小于11規(guī)范中的修正系數(shù)。如下圖1、圖2分別為變異系數(shù)為0.1、0.2的對比圖。

圖1 標準貫入擊數(shù)11規(guī)范和89規(guī)范計算的修正系數(shù)對比（δ＝0.1）

圖2 標準貫入擊數(shù)11規(guī)范和89規(guī)范計算的修正系數(shù)對比（δ＝0.2）

當變異系數(shù)δ＝0.1時，11規(guī)范確定的修正系數(shù)比89規(guī)范確定的修正系數(shù)高近10%以上，當n＝30時，達到15.9%；當變異系數(shù)δ＝0.2時，11規(guī)范確定的修正系數(shù)比89 規(guī)范確定的修正系數(shù)高24.4%以上，當n＝30時，達到36.9%；差異非常顯著。對比新舊規(guī)范可以發(fā)現(xiàn)，新規(guī)范的修正系數(shù)更穩(wěn)定、更能體現(xiàn)統(tǒng)計數(shù)量的差異，而舊規(guī)范修正系數(shù)與統(tǒng)計個數(shù)無關。

通過上述討論，表明采用相同的標準貫入試驗數(shù)據(jù)確定的標準貫入擊數(shù)恒小于采用11規(guī)范確定的標準貫入擊數(shù)。89規(guī)范中標準貫入擊數(shù)的修正系數(shù)偏小，導致通過其確定的承載力標準值亦偏小，如果89規(guī)范中的標準貫入擊數(shù)確定地基承載力是建立在靜載試驗數(shù)據(jù)基準上的，那么由89規(guī)范確定的承載力標準值將小于11規(guī)范確定的承載力特征值。即89規(guī)范由標準貫入試驗確定的地基承載力標準值小于11規(guī)范由標準貫入試驗確定的地基承載力特征值。兩者不同，并且其值相差甚遠。

3 土工試驗確定的地基承載力

采用室內(nèi)土工試驗確定地基承載力的方法，89規(guī)范和11規(guī)范中均采用類似的修正系數(shù)對土樣的物理力學性質(zhì)指標進行修正，89規(guī)范再通過修正后的土參數(shù)確定地基承載力標準值。其中修正系數(shù)由公式（3）求得：

11規(guī)范包括之前的02規(guī)范中采用的修正系數(shù)采用公式（2），可以看出在其他參數(shù)一樣的情況下，由公式（3）求得修正系數(shù)小于公式（2），即89規(guī)范計算的修正系數(shù)小于11 規(guī)范中修正系數(shù)，圖3、圖4分別為變異系數(shù)為0.1、0.2的對比圖。

圖3 土工試驗參數(shù)11規(guī)范和89規(guī)范計算的修正系數(shù)對比（δ＝0.1）

圖4 土工試驗參數(shù)11規(guī)范和89規(guī)范計算的修正系數(shù)對比（δ＝0.2）

由土工試驗參數(shù)確定地基承載力的主要參數(shù)為：e（孔隙比）、ω（含水率）、IL（液性指數(shù)）。使用這些參數(shù)確定承載力，數(shù)值越大承載力值越低。當變異系數(shù)δ＝0.1時，11規(guī)范確定的修正系數(shù)比89規(guī)范確定的修正系數(shù)高8.8%以上，當n＝6時，達到24.2%；當變異系數(shù)δ＝0.2時，11規(guī)范確定的修正系數(shù)比89規(guī)范確定的修正系數(shù)高18.2%以上，當n＝6時，達到53.3%；差異非常顯著。

通過上述討論表明，采用相同的室內(nèi)土工試驗數(shù)據(jù)確定的物理力學參數(shù)89規(guī)范恒小于采用11規(guī)范確定的數(shù)值。89規(guī)范中標準貫入擊數(shù)的修正系數(shù)偏小，導致通過其確定的承載力標準值偏大，如果89規(guī)范中的土工試驗數(shù)據(jù)確定的地基承載力是建立在以靜載試驗數(shù)據(jù)基準上的，那么由89規(guī)范確定的承載力標準值將大于11規(guī)范確定的承載力特征值。

4 結論

（1）采用靜載試驗確定地基承載力：舊規(guī)范中靜載試驗確定的地基承載力標準值與現(xiàn)行規(guī)范采用的地基承載力特征值相同，不存在明顯的差異，可以直接采用。

（2）采用標準貫入試驗確定地基承載力：舊規(guī)范確定的承載力標準值將小于現(xiàn)行規(guī)范確定的承載力特征值。

（3）采用室內(nèi)土工試驗力學指標確定地基承載力：舊規(guī)范確定的承載力標準值將大于現(xiàn)行規(guī)范確定的承載力特征值。

需要說明的是，對于新舊規(guī)范的承載力標準值和特征值的對比探討均建立在以靜載試驗數(shù)據(jù)為基準的基礎上。

［1］ 建筑地基基礎設計規(guī)范GBJ7－89［S］.

［2］ 建筑地基基礎設計規(guī)范GB50007－2011［S］.