关于地基承载力问题的探讨

发布时间:2024-02-03 19:02:12浏览次数:9
关于地基承载力问题的探讨1、工程概况及实践效果从 2003 年 9 月开始施工的深圳市宝安质量技术监督分局综合楼工程,为一“ L”形平面,单层面积1040m2,上部为 6 层框架结构,下部采用独立基础,地基持力层为天然老黄土,部分地段为全风化花岗岩。我们在该楼一层柱上共设置 9 个沉降观测点(详见图 1:沉降观测点平面布置示意图),在主体施工的 10~11 月间,每施工一层观测一次,各点沉降均匀,曲线非常缓和,约每两层沉降 1 毫米,各点总共沉降了 3 毫米。砖砌体施工完成后基本不再沉降。在 12 月下旬,距离本楼约 6 米的另一住宅小区开始动工,其基坑开挖深度比本工程独立基础深 2~3 米,随着该基坑的开挖,我们加强了对沉降点的观测,发现靠近基坑的 4 个沉降点出现异动,沉降突然加速,增加了 2~3 毫米才趋于稳定。在工程完工时各沉降点的最大沉降差为 3 毫米。工程完工 1 年后再进行观测,发现各沉降点均有 1~2 毫米的沉降(详见表1:沉降观测数据割和图 2:沉降观测曲线)。图 1 沉降观测点平面布置示意图表 1沉降观测数据观测时间10 月26 日10 月31 日11 月4 日11 月7 日11 月11 日11 月17 日11 月22 日12 月2 日12 月17 日12 月30 日1 月15 日1 月30 日2 月30 日1 年后点 10.0 0.5 1.0 1.3 1.8 2.2 2.8 3.0 3.1 4.2 5.3 5.8 6.0 7.8点 20.0 0.3 0.8 1.4 2.0 2.4 2.9 3.1 3.1 4.0 5.2 6.1 6.3 7.9点 30.0 0.4 0.8 1.2 1.7 2.2 2.6 3.2 3.3 4.1 5.1 6.2 6.3 8.3点 40.0 0.4 0.9 1.4 1.9 2.3 2.8 3.1 3.2 4.2 5.1 6.0 6.1 8.6点 50.0 0.5 0.9 1.6 2.3 2.8 3.2 3.4 3.5 3.8 4.1 4.2 4.4 6.3点 60.0 0.3 0.9 1.3 2.0 2.6 3.4 3.5 3.9 4.2 4.4 4.5 4.7 6.5点 70.0 0.4 0.8 1.3 2.1 2.7 3.3 3.5 3.7 3.9 4.2 4.3 4.6 6.2点 80.0 0.6 1.3 1.8 2.3 2.9 3.4 3.6 3.8 4.1 4.3 4.4 4.6 5.6点 90.0 0.5 0.9 1.6 2.3 3.0 3.5 3.8 4.0 4.3 4.5 4.6 4.7 6.7 10 月 26 日10 月 31 日11 月 4 日11 月 7 日11 月 11 日11 月 17 日11 月 22 日12 月 2 日12 月 17 日12 月 30 日1 月 15 日1 月 30 日2 月 30 日1 年后0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 沉降观测曲线点 1点 2点 3点 4点 5点 6点 7点 8点 9观测日期观测值( mm)图 2 沉降观测曲线这说明地基承载力存在一个变化的过程,随着上部荷载的发展而逐渐增强,当荷载停止增加时,地基承载力受周围环境变化的影响较大,特别是当土体的侧向约束消除或减弱时,三轴受力效应减弱,地基承载力明显降低。此外,随着时间的推移,土体在上部荷载作用下发生蠕变,地基承载力稍有下降,沉降略有增加。2、问题的讨论翻开有关地基基础的教材,无论是采用哪种方法进行分析计算,或是实测计算所得的地基承载力的基本值、标准值、还是设计值。其结果都是一个确定的值或者说其值是静态的。但是,地基承载力应该与时间因素相联系,其值应该是变化的。本文就从以下四个方面来进行论述,希望得到同行专家的指正。(1)从概念方面有关地基的概念很多,但仔细研究起来.比较科学的定义应该是:“建筑物的全部荷载都由下面的地层来承担,受建筑物影响的那一部分地层称为地基”。因此,在房屋建造之前,建筑场地不受建筑物荷载影响就不应该称为地基。所谓地基勘察,实际上是场地勘察,或地表勘察。地基承载力是指地基同时满足强度和变形两个条件时,即:满足地基强度不破坏,地基变形或不均匀沉降不致过大的条件,单位面积所能承受的最大荷载,从这个意义出发,在建筑物建造之前,地基承载力为 0。如果硬要理解不为 0,则应该称为土体或土层的强度,而不应是地基承载力。(2)从土的强度和土的本构关系方面土的强度是一个重要的工程性质,土体的稳定性、承载力等问题均取决于土的强度, 土的本构关系或土的应力应变时间性能也是岩土工程所关心的问题。影响土的强度的因素有很多,其中,对于饱和土,温度变化会使孔隙比或有效应力 变化,因此强度也会随之变化。一般来说,温度升高,强度发生降低。温度的变化是 与时间季节紧相关连的。图 3,即为高岭土的无侧限不排水剪切的试验,可以看出温度增加使强度发生很大降低。图 4,为冲积粘土的直剪试验,Tc 表示固结时的温度,Ts 为剪切时的温度。可见,固结时温度愈高,强度越高;剪切时温度愈高,则抗剪强度愈低。此外,温度增高,会使土的模量降低。 图 3 温度对高岭土无侧限抗压强度的影响 图 4 剪切时温度对抗剪强度的影响图 5 蠕变及应力的松弛另外,土的应力应变关系与时间因素有关,即:具有蠕变及松弛效应 (如图 5)。作为地基土,按地质情况分土基和岩基。1979 年第四届国际岩石力学大会将岩石流变性质列为首要讨论课题,对于岩基,在此不作赘述;作为建筑地基的土基,在由上部荷载所产生应力的长期作用下,有些土层由于蠕变最终导致破坏,称蠕变破坏。达到蠕变破坏的时间与作用的应力水平有关,应力愈低,时间愈长。土的蠕变及应力松弛还受土类、土的结构、排水条件、温度等因素的影响。土在蠕变及应力松弛时孔隙水压力不消散并缓慢增高使其强度降低。而温度增高会增加孔隙水压力,减少有效应力,减弱土的结构。一般是使蠕变速率增大,应力为松驰。蠕变时强度的降低,在基础工程中是特别重要的。(3)从地质学方面出发 地球的最表面的—层是很薄的地壳,地壳由各种不均匀岩石(土)组成。世界上绝大部分地震都发生在这一薄薄的地壳内。地壳的形成和发展,始终与地球的运动和变化相联系的,在运动的不同阶段,其表现形式大不相同,时而急剧,时而缓慢。在缓慢的升降运动过程中,地壳一些地区遭受剥蚀,而另一些地区接受沉积;在剧烈的水平运动过程中,常伴有大量的岩浆侵入和喷出;同时,由于高温高压的影响或外来组分的加入,使地壳原有构造发生改变。虽然地壳最外层,即地面沉积层,在一般情况下其变化感受不到 ,但作为其强度或者地基承载力,随时间的迁移,从地质学的角度,是会变化的。(4)环境条件的影响方面地下水的影响。当地下水上升时地基土受地下水的浮托作用,土的天然重度减少为浮重度,同时,土的含水量增多,则地基承载力降低,尤其对湿陷性黄土,地下水上升导致湿陷。膨胀土遇水膨胀,失水收缩,对地基承载力影响都很大。地下水与时间季节有关,这也是一个不确定因素。建筑物周围已有建筑及建筑物自身情况.都对其下的地基土有着很大影响。周围已有建筑物的存在, 使土体的三轴压力效果更明显。土体的隆起能得到一定的抑制,从而提高其承载力。通常上部结构体型简单,整体刚度大,地基对不均匀沉降适应性较好,则地基承载力可取高值。而当周围新建建筑物的基坑开挖时,土体的三轴压力效果明显减弱,土体由三轴受压转变成单轴受压,土体的位移约束得到解除,从而大大降低其承载力。此外,人类的地表活动,如旧房基础加固改造,地下空间的开发利用等等,对地基土的扰动和地基承载力的影响,也是不可忽视。 3、结束语从以上四方面分析及工程实践效果不难得出:地基承载力受多种不确定性因素的影响,是一个随时间和周围环境变化的变量,其值应该是变化的。因此,在岩土工程和地基基础工程的设计及施工中,必须充分考虑时间和周围环境的变化,避免不利情况的出现。
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