基于復(fù)雜地質(zhì)條件的巖石地基承載力特征值fa確定

康 朝 勇

(貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局地質(zhì)勘測(cè)設(shè)計(jì)院，貴州 貴陽(yáng) 550005)

在貴州地區(qū)，高層建筑之中經(jīng)常會(huì)使用巖石地層作為其持力層，從而確定基于復(fù)雜巖石地層作為持力層的承載力特征值，這對(duì)于工程建設(shè)具有重要的意義。本文選自貴陽(yáng)市小河區(qū)龍王村地塊改造項(xiàng)目商住樓一期工程為例，項(xiàng)目本身選擇框架剪力墻結(jié)構(gòu)。因?yàn)閳?chǎng)地之中巖土種類較多，再加上地質(zhì)條件復(fù)雜，在建設(shè)過(guò)程中選擇巖石地基作為持力層，所以，還需要在實(shí)際的建設(shè)之中合理的考慮多方面因素。

1 場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)概況

建設(shè)場(chǎng)地位于貴陽(yáng)市小河區(qū)花溪大道東側(cè)，屬河谷侵蝕階地地貌，地面標(biāo)高1 081.0 m～1 086.9 m。場(chǎng)地包含第四系雜填土(Qml)、粘土(Qel+dl)及三疊系中統(tǒng)松子坎組(T2sz)軟硬相間巖層，巖層單斜產(chǎn)出，產(chǎn)狀陡傾，95°∠72°～85°。

2 地基承載力的確定

2.1 巖體質(zhì)量等級(jí)分類

采?、窆こ痰刭|(zhì)區(qū)泥質(zhì)白云巖樣10件(平均波速值為4 460 m/s)、白云巖樣6件(平均波速值5 906 m/s)，Ⅱ工程地質(zhì)區(qū)灰?guī)r樣7件(平均波速值6 364 m/s)，將其作室內(nèi)巖塊波速值測(cè)試。其波速代表值選擇Ⅰ工程地質(zhì)區(qū)泥質(zhì)白云巖和白云巖以及Ⅱ工程地質(zhì)區(qū)灰?guī)r完整巖石[1]。

2.2 原位測(cè)試

選擇靜載試驗(yàn)，分別設(shè)置Ⅱ01，Ⅱ02，Ⅱ03，Ⅱ04四個(gè)測(cè)試點(diǎn)位。

靜載荷試驗(yàn)確定承載力特征值與變形模量：

1)變形計(jì)算。

變形模量計(jì)算公式：

E0=I0(1-μ2)pd/S計(jì)算。

其中，I0為鋼性承壓板形狀系數(shù)，其圓形的承壓板取值0.785；P為P—S曲線性段壓力；S為P對(duì)應(yīng)的沉降量；d為承壓板直徑；μ為泊松比，基于地區(qū)實(shí)際情況，μ取0.30。

2)承載力特征值取值與變形模量計(jì)算，見表1。

3)試驗(yàn)結(jié)果分析評(píng)價(jià)。

表1 承載力特征值與變形模量

就試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，Ⅰ 區(qū)的試驗(yàn)點(diǎn)地基的變形模量為134 MPa～198 MPa，其承載力特征值為1 400 kPa～1 600 kPa。通過(guò)分析，最終選擇1 400 kPa的地基承載力特征值以及134 MPa的變形模量。

2.3 室內(nèi)巖樣試驗(yàn)結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式確定地基承載力特征值

2.3.1Ⅰ區(qū)

Ⅰ工程區(qū)持力層：中風(fēng)化泥質(zhì)白云巖、中風(fēng)化泥質(zhì)白云巖夾中厚層白云巖，其質(zhì)量等級(jí)Ⅲ級(jí)。在經(jīng)過(guò)單軸的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)以及室內(nèi)飽和試驗(yàn)之后，通過(guò)公式fa=ψr·frk就可以計(jì)算出地基承載力特征值[2]。

在統(tǒng)計(jì)分析過(guò)程中，選擇20件中風(fēng)化中厚層泥質(zhì)白云巖樣，其區(qū)間值在7.40 MPa～17.25 MPa之間，標(biāo)準(zhǔn)值選擇11.23 kPa；按照室內(nèi)的試驗(yàn)以及聲波的測(cè)試，其完成性的得指數(shù)在0.36～0.54之間，平均值選擇0.48，其本身為相對(duì)破碎的巖體類型，其質(zhì)量為Ⅲ級(jí)。結(jié)合工程地質(zhì)勘察的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，選擇0.11的折減系數(shù)，其承載力特征值經(jīng)過(guò)計(jì)算為1 235 kPa。

在統(tǒng)計(jì)分析過(guò)程中，選擇9件中風(fēng)化中厚層白云巖樣，其區(qū)間值在21.01 MPa～28.68 MPa之間，標(biāo)準(zhǔn)值選擇23.47 kPa；按照室內(nèi)的試驗(yàn)以及聲波的測(cè)試，其完成性的得指數(shù)在0.55～0.68之間，平均值選擇0.63，其本身為完整的巖體類型，其質(zhì)量為Ⅱ級(jí)。結(jié)合工程地質(zhì)勘察的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，選擇0.20的折減系數(shù)，其承載力特征值經(jīng)過(guò)計(jì)算為4 694 kPa。

考慮到Ⅰ區(qū)的持力層出現(xiàn)韻律沉積的情況，如圖1所示，按照具體的技術(shù)規(guī)范來(lái)計(jì)算其承載力特征綜合值：

其中，hy為硬層厚度比，hy=dy/∑d，取平均值1/4;dy為硬層厚度;∑d為硬層與軟層的總厚(fay/far)。

n=fay/far=4 694/1 400=3.35，經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出k=0.036，將結(jié)果代入faz=far+k(fay-far)=1 527 kPa(k值需要考慮實(shí)際的厚度來(lái)針對(duì)性調(diào)整)，該處的far屬于軟巖泥質(zhì)白云巖的承載力特征值，選取的載荷試驗(yàn)結(jié)果為1 400 kPa，fay屬于硬巖白云巖的承載力特征值4 694 kPa。

2.3.2Ⅱ區(qū)

就鉆探以及聲波測(cè)試的結(jié)果來(lái)看，Ⅱ區(qū)持力層本身屬于相對(duì)完整的中風(fēng)化灰?guī)r，在經(jīng)過(guò)單軸的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)以及室內(nèi)飽和試驗(yàn)之后，通過(guò)公式fa=ψr·frk就可以計(jì)算出地基承載力特征值。

在統(tǒng)計(jì)分析過(guò)程中，選擇7件中風(fēng)化灰?guī)r，其區(qū)間值在30.75 kPa～38.86 kPa之間，標(biāo)準(zhǔn)值選擇33.35 kPa；按照室內(nèi)的試驗(yàn)以及聲波的測(cè)試，其完成性的得指數(shù)在0.59～0.66之間，平均值選擇0.61，其巖體質(zhì)量為Ⅲ級(jí)。結(jié)合工程地質(zhì)勘察的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，選擇0.20的折減系數(shù)，其承載力特征值經(jīng)過(guò)計(jì)算為6 670 kPa。

經(jīng)過(guò)上述的Fenix，其改造項(xiàng)目的指標(biāo)如下：

中風(fēng)化泥質(zhì)白云巖承載力特征值為fa=1 400 kPa，變形模量為134 kPa；中風(fēng)化白云巖承載力特征值為fa=4 500 kPa；當(dāng)hy取1/4時(shí)，計(jì)算k=0.036，中風(fēng)化泥質(zhì)白云巖夾白云巖的承載力綜合特征值為faz=1 500 kPa(k值需要考慮實(shí)際的厚度來(lái)針對(duì)性調(diào)整)[3]。

2.3.3Ⅲ區(qū)

中風(fēng)化灰?guī)r承載力特征值fa=6 000 kPa，以室內(nèi)的巖樣試驗(yàn)的確定為主。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的分析，希望可以提供地基各個(gè)巖質(zhì)單元安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)參數(shù)，并且研究了復(fù)雜巖石地層直接作為高層建筑巖石地基持力層的承載力特征值的合理確定，這樣就可以為今后相應(yīng)工程的建設(shè)提供實(shí)際的借鑒基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn):

[1] 湯達(dá)前.勘察實(shí)踐中地基承載力特征值的確定[J].工程技術(shù)，2016(6)：32-40.

[2] 曹建強(qiáng).軟質(zhì)巖巖石地基承載力確定方法與適用條件分析[J].西部探礦工程，2018(1)：19-22.

[3] 韓 磊.有關(guān)地基承載力的討論[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2017(21)：13-14.