【摘要】天然地基承載力是工程建設(shè)中重要的工程地質(zhì)設(shè)計(jì)參數(shù)。正確評(píng)價(jià)地基承栽力是保證工程建設(shè)安全、經(jīng)濟(jì)的前提，但現(xiàn)在的設(shè)計(jì)規(guī)范出現(xiàn)了許多關(guān)于地基承載力值的術(shù)語(yǔ)，不同的規(guī)范用不同的地基承載力值，就是同行業(yè)的同一本規(guī)范不同版本，地基承載力值也存在著不同，本文對(duì)工程中幾種常見(jiàn)地基承栽力值的概念、定義和確定方法進(jìn)行了闡述，以期對(duì)工程人員正確認(rèn)識(shí)幾種地基承載力有所幫助，并分析了幾種地基承載力值及各種確定地基承載力方法的特點(diǎn)。
　　【關(guān)鍵詞】地基承載力值;載荷試驗(yàn);理論計(jì)算;原位測(cè)試
　　Abstract The natural bearing capacity of foundation engineering construction engineering geological design parameters. Correct evaluation of the foundation carrying capacity is to ensure construction safety, the premise of the economy, but now the design specifications of a number of terms on the value of bearing capacity of foundation, different rules with different values ??of bearing capacity of foundation is the same in the same industry in this specification different versions, the foundation bearing capacity of the existence of different, this paper described the engineering of several common foundation of the concept of carrying capacity values??, define and determine, with a view to a correct understanding of the engineering staff several bearing capacity of foundation help and analyze the characteristics of several foundation bearing capacity values ??and various established foundation bearing capacity method.
　　Key words foundation bearing capacity value; load test; theoretical calculations; situ test
　　中圖分類號(hào):TV223文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
　　1 前言
　　我國(guó)在以往工程建設(shè)中，較多地出現(xiàn)過(guò)以下幾種地基承載力值：地基承載力基本值 ，承載力標(biāo)準(zhǔn)值 ，承載力特征值 ，地基容許承載力，地基極限承載力。由于各承載力概念上的差別，其確定方法也不同，這給巖土工程勘察、工程設(shè)計(jì)和施工人員造成很大的不便。本文詳細(xì)介紹地基承載力的定義、概念及其確定方法，以期對(duì)工程人員正確認(rèn)識(shí)幾種地基承載力有所幫助。
　　2 幾種承載力的定義
　　地基承載力基本值，是指按有關(guān)規(guī)范(鐵路、公路行業(yè)規(guī)范常見(jiàn))規(guī)定的一定的基礎(chǔ)寬度和埋置深度條件下的地基承載能力，通常是根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)及其它原位測(cè)試綜合確定[1,2]，也可以根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定的地基土的某些物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)來(lái)查取承載力表來(lái)確定。《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ7-89)也曾使用過(guò)地基承載力基本值這個(gè)概念
　　地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值與地基承載力設(shè)計(jì)值都是按概率極限狀態(tài)原則設(shè)計(jì)提出的，標(biāo)準(zhǔn)值是指按有關(guān)規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法試驗(yàn)并經(jīng)統(tǒng)計(jì)處理后的承載力值, 設(shè)計(jì)值等于標(biāo)準(zhǔn)值除以分項(xiàng)系數(shù)，按照概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的原理，抗力分項(xiàng)系數(shù)是大于1的[3]，因此設(shè)計(jì)值必然小于標(biāo)準(zhǔn)值。
　　地基承載力特征值是《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)提出的，指由載荷試驗(yàn)測(cè)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(duì)應(yīng)的壓力值，其最大值為比例界限值，但是規(guī)范中又提出地基承載力特征值可由其他原位測(cè)試、公式計(jì)算、并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)值等方法確定[4]，按其基本屬性仍然是強(qiáng)度條件下的地基承載力，因此這種承載力并不一定滿足建筑地基的容許變形值，還要根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)及與地基容許變形值配合使用。
　　地基容許承載力，是指作用在基底的壓應(yīng)力不超過(guò)地基的極限承載力，并且有足夠的安全度，而所引起的變形又不超過(guò)建筑物的容許變形，同時(shí)滿足強(qiáng)度和變形要求的地基單位面積上所能承受的荷載就定義為地基容許承載力，取極限荷載除以安全系數(shù)(一般為2)得到地基容許承載力。
　　地基極限承載力，是指使地基土發(fā)生剪切破壞而即將失去整體穩(wěn)定性時(shí)相應(yīng)的最小基礎(chǔ)底面壓力，一般是在鋼塑體假定的基礎(chǔ)上考考鋼塑體的極限平衡條件得到的半理論半經(jīng)驗(yàn)公式[5]，或是從原位的載荷試驗(yàn)得到。
　　3 地基承載力的確定
　　確定地基承載力的方法主要有三種：① 理論計(jì)算法;②現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試法;③按規(guī)范查表法。
　　3.1理論計(jì)算法
　　理論計(jì)算法是以土的強(qiáng)度理論為基礎(chǔ)，根據(jù)地基土中塑性變形區(qū)發(fā)展范圍以及整體剪切破壞等不良情況在一定的假設(shè)條件下通過(guò)公式推導(dǎo)，主要有臨塑荷載計(jì)算公式、控制塑性區(qū)計(jì)算公式、極限承載力計(jì)算公式三種。
　　3.1.1臨塑荷載計(jì)算公式
　　臨塑荷載fcr是指在外荷作用下，地基土剛出現(xiàn)剪切破壞(即開(kāi)始由彈性變形進(jìn)入塑性變形)時(shí)的臨界壓力[5]，由下式計(jì)算：
　　3.1.2控制塑性區(qū)計(jì)算公式
　　大量建筑工程實(shí)踐表明，采用上述臨塑荷載作為地基承載力往往偏于保守。當(dāng)建筑地基中發(fā)生少量局部剪切破壞，但只要塑性變形區(qū)范圍控制在一定限度(此塑性區(qū)一般規(guī)定為其最大深度不大于基礎(chǔ)寬度的1/4)，并不影響建筑物安全。這樣還可以提高地基承載力，降低工程造價(jià)。當(dāng)偏心距小于或等于0.033倍的基礎(chǔ)底面寬度時(shí)，在滿足變形要求的條件下，可根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)按下式確定地基承載力特征值[4]：
　　式中 γ ——基礎(chǔ)底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度;
　　γm——基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取浮重度;
　　d——基礎(chǔ)埋置深度(m)，一般自室外地面標(biāo)高算起;
　　fa——由土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定的地基承載力特征值;
　　Mb、Md、Mc——承載力系數(shù)，按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007-2002表5.2.5確定;
　　b——-基礎(chǔ)底面寬度大于6m時(shí)按6m取值對(duì)于砂土小于3m時(shí)按3m取值
　　Ck——基底下一倍短邊寬深度內(nèi)土的粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值
　　3.1.2極限承載力計(jì)算公式
　　作用在地基上的荷載較小時(shí)，地基處于穩(wěn)定狀態(tài)。隨著荷載的增大，地基中產(chǎn)生局部剪切破壞的朔性區(qū)也越來(lái)越大。繼而地基中的塑性區(qū)將發(fā)展為連續(xù)貫通的滑動(dòng)面，地基喪失整體穩(wěn)定性而破壞。此時(shí)地基承受的荷載達(dá)到極限值[5]：
　　式中 γ、γo——分別為基底以下和基底以上土的平均重度，地下水位以下取浮重度(KN/);
　　d——基礎(chǔ)埋置深度，一般自室外地面算起;
　　CK——基底下持力層內(nèi)粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值(KPa);
　　Nr、Nr、Nr——承載力系數(shù)， 按高層建筑巖土工程勘察規(guī)程JGJ72-2004表A.0.1-1確定
　　ζr、ζq、ζc——基礎(chǔ)形狀系數(shù)，按高層建筑巖土工程勘察規(guī)程JGJ72-2004表A.0.1-2確定
　　3.2現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試法
　　原位測(cè)試在確定地基土承載力方面有重要意義，無(wú)數(shù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算表明，原位測(cè)試的代表性好、測(cè)試結(jié)果精度較高，因而較為可靠。
　　3.2.1載荷試驗(yàn)確定地基承載力
　　用載荷試驗(yàn)確定地基承載力被認(rèn)為是最可靠、有效的辦法。它適用于各類地基土。規(guī)范規(guī)定，對(duì)于設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)的建筑物，必須做現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)以確定其承載力特征值[4]。載荷試驗(yàn)相當(dāng)于在工程原位進(jìn)行的縮尺原型試驗(yàn)，能比較直觀地反映地基土的變形特性，該法具有直觀和可靠性高的特點(diǎn)。
　　地基靜載試驗(yàn)主要應(yīng)繪制p-s曲線，但根據(jù)需要，還可繪制各級(jí)荷載作用下的沉降和時(shí)間之間的關(guān)系曲線以及地面變形曲線。
　　OA段為彈性階段，曲線特征為近似線性，基本上反映了地基土的彈性性質(zhì)，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載稱為臨塑荷載;
　　AB段為塑性發(fā)展階段，曲線特征為曲率加大，表明地基土由彈性過(guò)渡到彈塑性，并逐步進(jìn)入破壞;
　　BC段為破壞階段，曲線特征為產(chǎn)生陡降段，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載稱為破壞荷載，C點(diǎn)荷載的前一級(jí)荷載(不一定是B點(diǎn))稱為極限荷載。
　　若繪出的p~s曲線的直線段不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，可按直線段的趨勢(shì)確定曲線的起始點(diǎn)，以便對(duì)p~s曲線進(jìn)行修正。
　　《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002附錄C、D有對(duì)于確定地基承載力的相關(guān)規(guī)定[4]。
　　3.1.2靜力觸探試驗(yàn)確定地基承載力
　　靜力觸探法求地基承載力一般依據(jù)的是經(jīng)驗(yàn)公式。這些經(jīng)驗(yàn)公式是建立在靜力觸探和載荷試驗(yàn)的對(duì)比關(guān)系上。用靜力觸探法求地基承載力要充分考慮土質(zhì)的差別，特別是砂土和粘土的區(qū)別。另外，靜力觸探法提供的是一個(gè)孔位處的地基承載力，用于設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將各孔的資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析以推求場(chǎng)地的承載力，此外還應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)的寬度和埋置深度的修正。
　　我國(guó)對(duì)使用靜力觸探法推求地基承載力已積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)公式很多。在使用這些經(jīng)驗(yàn)公式時(shí)應(yīng)充分注意其使用的條件和地域性，并在實(shí)踐中不斷地積累經(jīng)驗(yàn)。
　　鐵路部門提出的經(jīng)驗(yàn)公式(見(jiàn)《鐵路工程地質(zhì)原位測(cè)試規(guī)程》)如下[6]：
　　對(duì)于Ql~Q3沉積的老粘土地基，比貫入阻力ps在2700~6000kPa的范圍內(nèi)時(shí)采用如下公式計(jì)算地基的基本承載力s0：
　　s0=0.1ps
　　對(duì)于Q4一般粘性土地基的基本承載力s0采用下式計(jì)算：
　　s0=5.8ps0.5-46
　　對(duì)于軟土地基的基本承載力s0采用下式計(jì)算：
　　s0=0.112ps+5
　　對(duì)于一般砂土及粉土地基的基本承載力s0采用下式計(jì)算：
　　s0=0.89ps0.63+14.4
　　上列各式的單位均為kPa。
　　相應(yīng)的深、寬修正系數(shù)如下表：
　　表2-2 由貫入阻力ps定寬、深修正系數(shù)k1和k2

ps /MPa	土層	<0.8	0.8~2	2~3	3~5	5~10	10~14	14~20	>20
k1	粘性土、砂類土	0	0	0	0	1	2	3	4
k2	黏性土	0	1	2	3	4	-	-	-
	砂類土及粉土	0	1	1.5	2	3	4	5	6

　　3.3按規(guī)范查表法
　　該方法是根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)測(cè)定的地基土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)平均值，然后查取承載力表以確定其承載力。這一方法主要優(yōu)點(diǎn)是使用方便，但存在很大的弊端。承載力表是用大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析得到的，但我國(guó)幅員遼闊，不同地區(qū)的地質(zhì)條件存在很大的差異，所以這種統(tǒng)計(jì)分析在全國(guó)范圍內(nèi)沒(méi)有普遍適應(yīng)性。利用查表法確定承載力，在很多地區(qū)可能會(huì)偏于保守，也可能會(huì)偏于不安全。前者會(huì)造成浪費(fèi)，后者可能會(huì)造成工程隱患。隨著設(shè)計(jì)水平和對(duì)工程質(zhì)量要求的提高，變形控制已是地基設(shè)計(jì)的重要原則，所以新規(guī)范(2002規(guī)范)取消了承載力表，勘察單位可根據(jù)試驗(yàn)和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定承載力。目前，大部分城市和地區(qū)都根據(jù)地區(qū)巖土特點(diǎn)編制了地方規(guī)范。
　　4 結(jié)束語(yǔ)
　　在實(shí)際工作時(shí)，我們可能會(huì)用到許多不同的勘察設(shè)計(jì)規(guī)范，而在不同的規(guī)范中又有不同的地基承載力值的定義，僅僅是名稱的不同還是有實(shí)質(zhì)性的差別?不同的地基承載力值的定義反映了我國(guó)巖土工程標(biāo)準(zhǔn)化存在的問(wèn)題。
　　比較以上三種確定地基承載力的方法，理論計(jì)算法有成熟的理論基礎(chǔ)，但存在參數(shù)選取方面的問(wèn)題，并且這些計(jì)算公式是在一定的假設(shè)條件下建立的，這也造成了計(jì)算值與實(shí)際值不符;載荷試驗(yàn)直接在原位測(cè)試地基土承載力，但是載荷試驗(yàn)的局限性在于費(fèi)用較高，周期較長(zhǎng)和壓板的尺寸效應(yīng)等;靜力觸探方便、快捷，對(duì)土層的擾動(dòng)小，測(cè)試連續(xù)進(jìn)行，測(cè)試成本低，數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性好，但是靜力觸探的除了對(duì)于硬土層難以穿越外，主要的還在于測(cè)試手段較為單一，無(wú)法控制應(yīng)力路徑和應(yīng)變路徑，測(cè)試過(guò)程和對(duì)測(cè)試結(jié)果的解釋對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴性過(guò)強(qiáng)因而較難把握等等;查表法由于在全國(guó)范圍內(nèi)沒(méi)有普遍適應(yīng)性，已被新規(guī)范(2002規(guī)范)取消，只是在如：鐵路規(guī)范，公路規(guī)范中還在運(yùn)用。總的來(lái)說(shuō)，在地基土比較均勻時(shí)，以載荷試驗(yàn)得到的地基承載力較為可靠，若采用其他方法配合使用，則可以較準(zhǔn)確的提供地基設(shè)計(jì)參數(shù)。在工程建設(shè)中，一般由勘察單位提供設(shè)計(jì)單位地基承載力基本值或承載力特征值，設(shè)計(jì)單位根據(jù)基礎(chǔ)形式及建筑物的具體要求對(duì)承載力基本值進(jìn)行深度和寬度修正，然后進(jìn)行地基和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] TB10012-2001，鐵路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].
　　[2] JTG_D63-2007，公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
　　[3] GBJ7-89，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
　　[4] GB50009-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
　　[5] 常士驃，張?zhí)K民等. 工程地質(zhì)手冊(cè)(第四版)[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007
　　[6] TB10018-2003，鐵路工程地質(zhì)原位測(cè)試規(guī)程[S].