岩石地基承载力取值原则分析与研究

发表时间:2019/1/21   来源:《防护工程》2018年第31期   作者:王韬
[导读] 随着我国交通、城建和水电建设的快速发展,在复杂地基或地质薄弱环境下建设的超高层建筑。

重庆北江岩土工程勘察设计有限公司  重庆市  404100
  摘要:当今时代,我国各项工程建设规模和数量都有了很大飞跃,岩石地承载力是工程施工的基础。在工程施工中,利用了很多种方法对岩石地基承载力取值,但是由于各个方面的影响,经常会对岩石的完整性造成一定程度上的影响,这样就会造成一定程度上的偏差,其方式也相对较为保守。因此,在岩石地基承载力取值分析的过程中,应当紧贴工程的实际情况,将岩石地基承载力取值原则完全应用到工程中,以此满足工程施工的需求,这样不仅仅岩石地基承载力取值偏差,在可以控制的范围内,也在一定程度上提升了工程施工的质量。
  关键词:岩石地基;承载力;取值
  
  
  引言
  随着我国交通、城建和水电建设的快速发展,在复杂地基或地质薄弱环境下建设的超高层建筑、特大桥梁、巨型水坝屡见不鲜,岩石地基的承载力取值也日益受到各方面的重视,各行各业的学者和工程技术人员在进行不断的探索并取得了宝贵的经验。无论基岩承载力是否成为工程建设的制约因素,但其对工程造价和设计施工的影响十分明显。分析总结各地区、各行业的规范标准或经验,在无原位荷载试验资料的情况下,分别采取了不同处理方法,主要强调岩体完整性的影响,但具体尺度又差别较大,总体而言是偏于保守。
  1岩石地基承载力的影响因素
  (1)岩体结构:岩体结构的类型主要受结构面的种类、规模、方位、间距、张开闭合状况的影响。它不仅控制着地基岩体的强度,而且控制着岩基可能的破坏模式。
  (2)岩石强度:岩石强度是影响岩基承载力的重要指标,现有规范所采用的用岩石单轴抗压强度确定承载力的方法正是这点的反映。更重要的是,在计算多层岩基承载时,必须考虑上下层岩石强度对承载力的影响,上下层岩石的相对强度控制着岩基可能的破坏模式。
  (3)地应力:对承载力的影响表现在3方面:①自重作用下,由泊松效应和流变作用产生的水平应力,使岩体承受侧限围压的作用,从而约束了岩基水平变形。②围压大小决定着岩体强度受结构影响的程度。当作用力与侧压力之比小于3时,岩体强度不受结构面与作用力方向之间关系的影响,当侧压力为作用力的l/5时,结构面对承载力的影响甚为明显。③地应力的大小和方向对承载力的影响也不一样,若建筑物所受的作用力方向与地应力的最大主应力方向一致,岩基承载力将降低;若建筑物所受的作用力方向与最小主应力方向一致,由于岩体周围的侧压力较大,则可提高岩基承载力。
  (4)基础尺寸和形状:①基础宽度的影响:一般说来,基础宽度越大,岩基承载力越高;但当基础的宽度达到某一数值后,承载力不再随基础宽度的增加而增大。②基础形状的影响:可由土力学中Hansan公式根据基础形状对极限承载力的修正看出,这点对岩基承载力同样适合。
  (5)地基变形:岩基变形是岩块、结构面弹塑性变形和岩块运动的综合结果。一般说来,岩基的压缩性很小,有的甚至认为不可压缩。但对于压缩性较高的岩体,在评价地基承载力时,应考虑地基变形(包括不均匀变形)的影响。
  2传统取值原则分析
  在传统的岩石地基承载力取值原则分析过程中,软岩石所容许的承载力利用荷试验极限承载力的1/3和比例极限这两者的最小值,作为岩石地基承载力取值的标准。同时,在岩石地基承载力取值原则分析的过程中,无荷载试验,主要是通过确定岩石单轴饱和抗压强度等方面展展开取值工作,其取值的范围应当在1/10-1/5范围之间。另外,坚硬岩石、较硬岩取值的过程中,可以按照岩石单轴抗压强度折减后进行取值。软质岩石可采用岩基荷载试验进行取值,不会产生相对较大的偏差,但是采用岩石单轴饱和抗压强度折减后取值就会存在相对较大的偏差,这样就会导致与实际的工程施工情况存在着一定程度上的偏差,一般体现为取值评偏小,造成基础工程施工费用的浪费。
  3岩石地基承载力取值原则方法
  3.1岩石沉降承载力取值分析
  其实,在岩石地基承载力取值分析的过程中,岩石的沉降是其中非常重要的一项内容。;例如:在上述案例中,通过利用荷载板试验的方式,对建筑工程基坑地面进行相应的试验和取值计算。在计算的过程中,通过利用相应的数值,可以对建筑工程沉降量以及实测沉降量进行全面的分析。在岩石地基承载力取值分析的过程中,若是建筑工程沉降相对较为均匀的话,建筑工程的沉降速度应当≤0.01mm/d。这样就表示建筑工程基本是趋向稳定的,并且也一定程度上展现了承载力取值的合理、科学性,对其施工的成本也进行了良好的控制,提升了良好的经济效益。
  3.2公路工程岩石地基承载力取值原则
  公路工程在施工的过程中,也是需要岩石地基承载力取值,作为工程设计及施工的依据。在岩石地基承载力取值的过程中,对于一般的岩石地基的取值,可以在岩石的坚硬等级、节理发育程度等方面展开,以岩石地基承载力的基本容许值作为重要的参考依据,例如:表1所示,这样可在最大程度上满足工程施工的实际情况。另外,在岩石地基承载力取值的过程中,若是接触到有不良地质情况的岩石,例如:溶洞、断层、软弱岩层、易溶岩石等方面,这时应当根据岩石自身的因素,展开岩石地基承载力取值计算工作。同时,应当对施工设计方案中,对于岩石的承载力受其强度控制的软硬岩石和坚硬岩石进行明确的标注,尤其是60MPa≥frk>30MPa的软硬岩石、frk>60MPa的坚硬岩石,施工过程中应尽可能保持地基岩石层的完整性,避免一些不必要的安全事故发生。
    
  3.3建筑工程岩石地基承载力取值原则
  在一项建筑工程施工的过程中,对岩石地基承载力取值是保证工程质量安全极为重要的环节,合理的取值是降低工程施工危险系数的重要保证。例如:在上述案例中,在岩石地基承载力取值的过程中,针对完整、较完整、较破碎的岩石,可以利用岩石地基载荷试验(承压板直径0.3m)的方式,确定其数值。同时,若是针对岩石破碎情况性相对较为严重的情况,可以利用平板荷载试验(承压板直径不少于0.5m)的方式;针对完整度极好的岩石,可以根据岩石单轴饱和抗压强度确定相应的数值,但是在取值的过程中,应根据相应的公式展开,这样可以在一定程度上保证其数值的准确性,避免其误差的存在,其公式为:f=r·frk;其中,fa为岩石地基承载力的主要是特征值;frk为岩石单轴抗压强度的标准值,ψr为折减系数,主要是根据岩石的完整程度展开相应的取值计算。但是,在取值计算的过程中,也应当对岩石的间距、宽度、产状等方面的数值,作为重要的参考依据,这样可以在一定程度上满足建筑工程施工需求,降低了其危险系数的发生。
  结语
  综上所述,本文通过对传统取值原则,进行了简要的分析和阐述,并且在此基础上对岩石地基承载力取值原则中的方式方法,展开了简要的概述。其实,在岩石地基承载力取值分析的过程中,只要有针对性的采用方式方法,这样可以在最大程度上保证岩石地基承载力取值的准确性,不会对施工环节的展开造成较大的偏差,保证了工程施工的质量,提升了良好的经济效益,更为我国工程行业的发展,提供了重要的技术支持。
  参考文献
  [1]王贵军,李文雅.岩石地基承载力取值原则探讨[J].人民长江,2016,47(18):61~64.
  [2]杨光华,李艳华.复杂地质条件下高层建筑岩石地基承载力取值的探讨[C].全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会,2014.
  [3]杨光华,李艳华.复杂地质条件下高层建筑岩石地基承载力取值的探讨[J].岩土力学,2015(S1):815~818.

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