唐 波（湖南省地质矿产勘查开发局402队，湖南长沙410004）

软岩地基承载力判定方法与应用

唐 波（湖南省地质矿产勘查开发局402队，湖南长沙410004）

本文以远大小天城（100层，高360m）超高层勘察项目为例，通过岩石单轴抗压试验、旁压试验、现场载荷试验等方法综合判定地基承载力，取值合理，有效节约了工程成本。对同类地质条件地基承载力判定具有一定的参考价值。

地基承载力；软岩；泥质粉砂岩；超高层

1 引言

岩土工程勘察、设计中，地基承载力通常以室内岩石饱和单轴抗压强度进行一定量的折减，结合当地经验综合确定。目前，工程设计中普遍按规范中“无经验时”的折减系数取值，取值偏小，且对于软岩而言，室内试验结果影响因素较多，往往会难以反应其客观强度，从而造成取值保守，使建筑物基础设计方案复杂化，工程成本大幅度提高，造成浪费。因此，软岩的岩体的承载能力是确定建筑物基础的型式和优化设计的重要依据。

拟建小天城项目主楼地上100层，地下2层，建筑物高度360m，高层钢框架结构，拟采用基础形式为筏板或桩筏基础，最大柱（墙）底内力31156kN。

2 地质概况

场地位于长沙市长沙县星沙镇远大城内，北侧临远大三路。属构造剥蚀低丘陵地貌，下伏白垩系戴家坪组（K2d）泥质粉砂岩，岩层产状275°∠15°。揭露的岩土层如下：

①杂填土：杂色，稍湿，松散，层厚0.50～2.40m；

②粘土：褐红色，稍湿，硬塑～坚硬，具网纹状构造，层厚2.0～8.70m；

③强风化泥质粉砂岩：暗紫红色，节理裂隙发育，主裂隙面轴向夹角15～30°，属极软岩，岩体极破碎，层厚1.10～7.80m，R0=1.17MPa；

④中风化泥质粉砂岩：紫红色，节理裂隙稍发育，岩芯多呈柱状、长柱状，节长一般5～30cm，最长达150cm，RQD=65～90，属软岩，岩体较完整，最大揭露厚度42.60m，R0=3.85MPa。

基础选型：拟采用筏板基础，地基持力层选择中风化泥质粉砂岩④层，对于局部出露的强风化泥质粉砂岩③层，采用地基处理（混凝土混凝土换填）。

图1 场地代表性地质剖面图

3 地基承载力的判定

3.1 岩石单轴抗压试验

岩石地基承载力特征值按式（1）计算：

式中：

fa——岩石地基承载力特征值（kPa）；

frk——岩石饱和单轴抗压强度标准值（kPa），对于粘土质岩，在确保施工期且使用期不致遭水浸泡时，可采用天然湿度的试样，不进行饱和处理；

ψr——折减系数。根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和组合，由地方经验确定。

本次勘察，在筏板基础的底板深度范围内采取了中风化岩样，岩石试验统计结果见表1所示。

表1 天然单轴抗压强度统计表（单位：MPa）

依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）第5.2.6节，较完整岩体折减系数ψr取0.40；依据《长沙市地基础设计与施工规定》（1999年8月），“对于软岩，以天然状态下的单轴抗压强度进行计算，折减系数取0.4～0.8”；依据《南京地区建筑地基基础设计规范》（DGJ32/J12-2005）附录G，“对软质岩石也可采用天然湿度岩样的单轴抗压强度标准值，岩石单轴抗压强度标准值1.0～5.0MPa时，折减系数取0.90～0.60”。计算的岩基承载力特征值见表2所示。

表2 岩石地基承载力特征值计算结果

3.2 旁压试验

旁压试验，属于一种现场原位测试方法，其原理是在钻孔中进行原位水平载荷试验，利用可膨胀的旁压器，对其进行加压，通过旁压器的膨胀使孔壁土体产生变形，而确定土体的应力与应变特征。在逐级加压的情况下，土体通常需要经历3个变形阶段，因而会在应力-变形关系曲线上，反映出三个明显的不同区间，即恢复区、似弹性区、塑性发展区，依据曲线特征与旁压机理的解释，即可确定静止侧压力P0、临塑压力Pf和极限压力PL。

依据《工程地质手册》（第四版），旁压试验来确定地基承载力特征值，有以下两种方法：

式中：fak为地基承载力特征值（kPa）；Fs为安全系数，一般取2～3。

结合旁压试验结果，依据公式（3）计算承载力特征值见表3所示。

表3 岩石地基承载力特征值计算结果

3.3 现场载荷试验

试验方法：试验承压板采用面积为0.07m2（直径300mm）的圆形刚性承压板。最大加荷值为设计荷载的三倍。本工程设计岩基承载力特征值1500kPa，设计荷载为105kN，故最大加荷值为315kN。

试验结果：现场加载时，加至三倍设计荷载时，并未出现中止加载的条件，通过对测试数据的整理，绘制出p-s曲线和s-Lgt曲线图，具体试验结果如图2、表4。

根据试验情况及p-s曲线图，按照《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2011）附录H，判断该中风化泥质粉砂岩岩基承载力特征值不小于1500kPa。

图2 现场载荷试验p-s曲线

表4 岩基载荷试验汇总表

3.4 不同方法确定的岩基承载力结果对比分析

依据旁压试验、载荷试验所确定的岩基承载力结果，按式（1）将frk按岩石天然单轴抗压强度值考虑，反算得出折减系数ψr′，将3种判定方法确定的岩基承载力结果见表5所示。

表5 不同方法确定的岩基承载力结果对比

对比分析：岩石单轴抗压试验确定的承载力差异性较大，依据《建筑地基基础设计规范》按岩石单轴饱和抗压试验值折减确定的承载力特征值明显偏低；旁压试验、载荷试验确定的承载力较高，且均有富余。

4 结束语

（1）通过对比反算，采用单轴抗压试验按现行标准确定承载力时，对于较完整软岩，可按天然湿度单轴抗压试验值，折减系数取0.4进行计算，较为合理。

（2）实践表明，采用单轴抗压试验按现行标准确定长沙地区红层地基的承载力，结果偏低，不能客观反映岩体实际强度，建议采用旁压试验、载荷试验多种测试手段结合起来，才能更全面地反映极软岩石的物理力学性质，使之能较准确地确定极软岩石的地基承载力。

TU473.1

A

2095-2066（2016）24-0029-02

2016-8-15

唐 波（1984-），男，工程师，本科，主要从事岩土工程工作。