巖土計(jì)算示例

1、 巖土工程計(jì)算示例一、承載力驗(yàn)算1、建筑物荷載估算PfFk+G二29（含地下室）層X（16.51了）KN/nf2層+25KN/msXl.5m（基礎(chǔ)厚度）二KPa（框剪結(jié)構(gòu)）Pk二兒+Gk二6（含地下室）層X（1717.5）KN/m2g+25KN/msX1.5m（基礎(chǔ)厚度）二KPa（磚混結(jié)構(gòu)）2、地基承載力的確定（1）天然地基確定天然地基承載力：目前方法確定按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50007-2002）5.2.4條式5.2.4進(jìn)行修正（P21-22）,由仃修正為化依據(jù)GB50007-2002中第5.2.4條公式fa=fai+nbY（b-3）+qaYm（d-O.5）對持力層承載力進(jìn)行修正。式中

2、：fa一修正后的地基承載力特征值；fak地基承載力特征值；n、na一一基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，按基底下土的類別查表5.2.4；Y一一基礎(chǔ)底面以下土的重度；b一一基礎(chǔ)底面寬度（m）；Y一一基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度；d一一基礎(chǔ)埋置深度（m）；將上述數(shù)值代入公式，得出修正后持力層地基承載力特征值：化二KPa按土的抗剪強(qiáng)度確定承載力:（GB50007-2002）5.2.5條式5.2.5進(jìn)行（P23）,不修正直接為fa応=Mb+Mdymd+Mcckf；一-由土的剪強(qiáng)度指標(biāo)確定的地基承載力特征值；Mb、Me-一承載力系數(shù)，b-基礎(chǔ)底面寬度，大于6m時(shí)按6m取值，對于砂土小于3m時(shí)按3m取值

3、;Ck-一基底下一倍短邊寬深度內(nèi)土的粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值。巖石地基承載力特征值：（GB50007-2002）5.2.6條式5.2.6和附錄J進(jìn)行（P23-24）,不修正直接為fB匚=%fvk0=1_4.678)式中f；-一巖石地基承載力特征值（KPa）；心-一巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（KPa）,可按規(guī)范附錄J確定；%折減系數(shù)。注意：（Ck計(jì)算方法相同）（2）地基處理建議載荷試驗(yàn)等原位測試（勘察時(shí)取當(dāng)?shù)靥幚淼鼗慕?jīng)驗(yàn)值）地基處理規(guī)范條文說明墊層承載力及模量表P92復(fù)合地基承載力估算（地基處理規(guī)范）a墊層地基承載力驗(yàn)算：依據(jù)GB50007-2002中第5.2.4條公式fa二fal+q&Y5）對持力層承載

4、力進(jìn)行修正。式中：化一一修正后的地基承載力特征值；一持力層地基承載力特征值；基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，na=1.0;（大面積壓實(shí)填土取1.5;2）Y一一基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度；d一基礎(chǔ)埋置深度(m)o將上述數(shù)值代入公式，得出修正后持力層地基承載力特征值：fa=KPaPi=KPafa=KPaB灰土(土)擠密樁復(fù)合地基的承載力特征值初設(shè)時(shí)按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定，灰土擠密樁不宜大于處理前的2.0倍，并不宜大于250KPa；土擠密樁不宜大于處理前的1.4倍，并不宜大于ISOKPaoC第一種(水泥粉煤灰碎石樁、夯實(shí)水泥土樁、水泥土攪拌樁(有區(qū)別)、高壓噴射注漿法)復(fù)合地基的承載力特征值估算應(yīng)通過

5、現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)也可按JGJ79-2002式9.2.5及式9.2.6：pk=m-+/?a-m)f5k式中：&一復(fù)合地基承載力特征值(KPa)；ni-面積置換率，m二0.30.4；出-單樁豎向承載力特征值(KN),巴q】+qp舛i=l陽、qp見表11;舛-樁的截面積(m2),d=0.5m；0-樁間土承載力折減系數(shù)，0二0.75；Q處理后樁間土承載力特征值(KPa),宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取值，如無經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可取天然地基承載力特征值。樁周第i層土的側(cè)阻力特征值s和端阻力特征值表9土層名稱側(cè)阻力特征值Q5i(KPa)端阻力特征值qp(KPa)第層雜填土10第層卵石30第層細(xì)砂20500第層粉

6、質(zhì)粘土15550第層細(xì)砂600經(jīng)計(jì)算：人=230KPa匸址=404KPa復(fù)合地基壓縮模量根據(jù)JGJ79-2002（9.2.8-1）式以一基礎(chǔ)底面下天然地基承載力特征值（KPa）o第二種：復(fù)合地基承載力估算：（振沖樁、砂石樁、石灰樁、柱錘沖擴(kuò)樁）復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)也可用單樁和處理后樁間土承載力特征值按下式估算，JGJ79-2002（7.2.8-1）式切=叫+（1-111）in=d2/d;式中：如一一振沖樁復(fù)合地基承載力特征值（kPa）fpk樁體承載力特征值（kPa）,宜通過單樁載荷試驗(yàn)確定；fjk處理后樁間土承載力特征值（kPa）,宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取值，如

7、無經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可取天然地基承載力特征值；m樁土面積置換率；d樁身平均直徑（m）;de一根樁分擔(dān)的處理地基面積的等效圓直徑；等邊三角形布樁ci。二1.05s正方形布樁de=1.13s矩形布樁4=1.13禹云、s、s】、s?分別為樁間距、縱向間距和橫向間距。（3）下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算第一種：天然地基下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算（比較少）與墊層法不同處：1、仁一軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后地基承載力特征值。n1.0；2、0地基壓力擴(kuò)散角()?？砂碐B50007-2002表5.2.7執(zhí)行。第二種：墊層地基下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算(無復(fù)合地基下臥層驗(yàn)算？)由于地基處理后，在其受力層范圍內(nèi)存在地基承載力相對持力層較低的下臥層第層黃土狀粉質(zhì)

8、粘土，應(yīng)進(jìn)行下臥層強(qiáng)度驗(yàn)算。依據(jù)JGJF9-2002規(guī)范4.2.1條4.2.1-1式進(jìn)行驗(yàn)算Pz+PcWf式中：亠一相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，墊層底面處的附加壓力值；“一墊層底面處土的自重壓力值；仁一墊層底面處經(jīng)深度修正后地基承載力特征值。nl.o(基本規(guī)定0.4條)；墊層底面處的附加壓力值5可按下式計(jì)算：b(pk-p)對于條形基礎(chǔ)Pz=b+2ztanBlb(Pi-Pc)對于矩形基礎(chǔ)Pz=(b+2ztan0)(l+2ztan0)式中：b-矩形基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)底邊的寬度；1一矩形基礎(chǔ)底邊的長度；0相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值；Pc基礎(chǔ)底面處土的自重壓力值；z基礎(chǔ)底面下墊層的厚度

9、；0墊層的壓力擴(kuò)散角()?？砂碕GJ79-2002表4.2.1執(zhí)行。承載力驗(yàn)算1步：確定上部荷載2步：求地基土的fa；3步：比較與fa的大小，確定承載力滿足要求。基礎(chǔ)寬度條基單寬荷載取30KN/m.層,30*6二180KPa,化二150KPa,基礎(chǔ)寬度為：180/150二1.2m；獨(dú)立基礎(chǔ)：單柱荷載400KPa,面積400/150=2.67m2,一般取方型1.64*1.64(稍大點(diǎn))。二、變形計(jì)算釆用GB50007-2002推薦的分層總和法(天然地基、地基處理后的復(fù)合地基均適用)依據(jù)GB50007-2002中第5.3.5條，釆用公式nPo_s二中5sf二中=12(ziax-Zx-iai)i=l

10、ES1計(jì)算最終沉降量。地基變形計(jì)算深度Z.應(yīng)符合下列要求：nAsjWO.025EAsi/i=l基底附加壓力：基礎(chǔ)底面的平均壓力估算值P尸531KPa利用ZK11資料算得基底附加壓力：Po=Pk-Pe=531-(15.8X3.20)+(23X1.10)+(19.9X1.30)+(19X0.34)=423KPa計(jì)算擬建西樓短邊角點(diǎn)及中點(diǎn)的最終沉降量；判定傾斜值及沉降量是否滿足要求。具體見附表基礎(chǔ)短邊角點(diǎn)及中點(diǎn)最終沉降量樓名井號角點(diǎn)沉降量(血)中最終沉降雖(mm)傾斜西樓TJ7106.80.221.40.00009ZK2196.50.219.3ZK998.80.219.80.00001TJ2397.

11、70.219.5井號中點(diǎn)沉降呈5m)中最終沉降呈(mm)ZK16258.40.251.7ZK19410.80.282.2由上表可知，判斷是否符合規(guī)范三、單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值3單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值S可按JGJ94-20085.3.6條公式計(jì)算:Quk二Qpk+Q,k=+i】工QaiA式中：GU單樁總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值(KN)；CL-單樁總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值(KN)；q讓一樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值(KPa)；u樁身周長(m)；Lx第i層土的厚度(m)o丄込一樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值(KPa)；中=i大直徑樁側(cè)阻力尺寸效應(yīng)系數(shù)，黏性土取中滬(0.8/d)1/5,砂土、碎石類土取中(0.8/d)

12、”；中卩一大直徑樁端阻力尺寸效應(yīng)系數(shù)黏性土取中p=(0.8/D)1/1砂土、碎石類土取中尸(0.8/D)1/3(D：樁端直徑m)；(D800mm時(shí)，ipP=1)A樁端面積(m2)；單樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值和極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值q*見下表10:極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值4和極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值4上表10土層名稱極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值q池(KPa)極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值天然狀態(tài)飽和狀態(tài)第層黃土狀粉土3020第層黃土狀粉質(zhì)粘土水上35(水下25)25第乂層圓礫100100第層卵石2500120120第層黃土狀粉質(zhì)粘土3535注：設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，單樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按飽和狀態(tài)下取值。若采用特征值進(jìn)行樁基設(shè)計(jì)時(shí)，端阻力及樁側(cè)阻力特征值取極

13、限標(biāo)準(zhǔn)值的一半。采用擴(kuò)底樁變截面以上2d長度范|判不計(jì)側(cè)阻力。單樁承載力估算由于單樁荷載不詳，只對單樁豎向承載力特征值進(jìn)行估算。以探井J1為例，依據(jù)公式，單樁豎向承載力特征值見下表11:基樁豎向承載力計(jì)算（以J1為例）表11鉆孔灌注樁樁長8.58.58.5樁身口徑0.50.60.8樁端直徑D0.50.60.8單Quk824.471039.041733.84414.24546.52866.92（2）單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Q可按JGJ94-20085.3.6條公式計(jì)算：Quk二Qpk+Q,k二/口止外+1】工竝“式中：Qpk-單樁總極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）;Q,k單樁總極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）；

14、Qpk-樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（KPa）；q樁側(cè)中性點(diǎn)以下第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值（KPa）；化一大直徑樁側(cè)阻力尺寸效應(yīng)系數(shù)，黏性土取中si=（0.8/d）1/5,砂土、碎石類土取中si=（0.8/d）1,s；0卩一大直徑樁端阻力尺寸效應(yīng)系數(shù)，黏性土取中尸（0.8/D）；砂土、碎石類土取中尸（0.8/D）1/3（D：樁端直徑m）；（Dsy分別為縱、橫向樁的中心距（m）；q：中性點(diǎn)以上樁的平均負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值（KPa）；人一中性點(diǎn)以上樁周土加權(quán)平均有效重度（KN/m）；d樁身設(shè)計(jì)直徑（m）o單樁負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值可按下列公式計(jì)算：q；=啟：_iTJ兒=工人e=l/式中：q：第i層土樁側(cè)負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值（

15、KPa）；鼻一樁周土負(fù)摩阻力系數(shù)，取鼻二0.20；K珀一由土自重引起的樁周第i層土平均豎向有效應(yīng)力；只一樁周土第i層土平均豎向有效應(yīng)力（KPa）；人、人一分別為第i計(jì)算土層和其上第e土層的重度，地下水位以下取浮重度；“、Aze第i層土、第e層土的厚度；通過計(jì)算，得出樁側(cè)各地層負(fù)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值q：如下：第層黃土狀粉土q=7KPa第層黃土狀粉土q：二14KPa第層黃土狀粉土q=22KPa第層黃土狀粉質(zhì)粘土q：二30KPa第層黃土狀粉土q：二28KPa因擬建建筑物場區(qū)為自重IV級濕陷性黃土場地，建議樁基施工前應(yīng)釆取相應(yīng)措施,防止地基浸水濕陷。樁基豎向承載力估算由于單樁荷載不詳，只對單樁豎向承載力進(jìn)行估

16、算。以J6為例，依據(jù)（JGJ94-2008）公式5.3.6計(jì)算單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值Q慮，及公式5.4.4-3計(jì)算下拉荷載Q越見下表：單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值及下拉荷載表8樁徑50.60.80.80.8擴(kuò)底直徑(11)1.21.21.41.6有效樁長(11)20202020單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值(KN)1405.761968.341958.291950.25下拉荷載(KN)170.51227.23227.23227.23自重濕陷黃土中性點(diǎn)深度確定：樁端為黃土層：中性點(diǎn)深度比ln/l0=0.7,樁端為中密砂:中性點(diǎn)深度比ln/lo=O.9,樁端為礫、卵層、基巖:中性點(diǎn)深度比ln/lo=lolo為

17、樁周自重段長度。填土、欠固結(jié)土中性點(diǎn)深度確定：樁端為黃土層：中性點(diǎn)深度比ln/lo=O.6,樁端為中密砂：中性點(diǎn)深度比ln/lo=O.8,樁端為礫、卵層:中性點(diǎn)深度比ln/1。二0.9。1。為樁周填土、欠固結(jié)土段長度。(注意(JGJ94-2008)表5.4.4-2注釋，有個(gè)0.4-0.8折減問題)樁基沉降計(jì)算、下臥層驗(yàn)算(群樁)載體樁豎向承載力特征值估算依據(jù)JGJ135-2007中第4.3.2條公式，載體樁單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值可按下列經(jīng)驗(yàn)公式估算：Ra=faAefa一-經(jīng)深度修正后的載體樁持力層地基承載力特征值(KPa)；Ae載體樁等效計(jì)算面積，按JGJ135-2007表4.3.2選用(n?)

18、。四、其它計(jì)算直立邊坡開挖的極限高度依據(jù)土工試驗(yàn)成果，按一般粘性土基坑直立邊坡開挖的極限高度，按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:h二3.84c/y注：h邊坡允許直立開挖最大高度(m)；c地基土的粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值取13.30KPa；Y地基土的天然重度取17.4KN/m5；經(jīng)計(jì)算，得出邊坡允許直立開挖最大高度為2.9m：墊層底面的寬度計(jì)算 3、=% 墊層底面的寬度應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴(kuò)散的要求，可按下式確定:b2b+2ztg6式中墊層底面寬度(m)；b-基礎(chǔ)底面寬度(m)；z基礎(chǔ)底面下墊層的厚度(m)；0壓力擴(kuò)散角，可按JGJ79-2002表4.2.1釆用。按下列公式計(jì)算某一土性指標(biāo)的變異系數(shù).試驗(yàn)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差:n式中

19、&變異系數(shù)；M-一試驗(yàn)平均值；CT標(biāo)準(zhǔn)差。按下列公式計(jì)算內(nèi)摩擦角和粘聚力的統(tǒng)計(jì)修正系數(shù)、就=1-1.7044.678式中-內(nèi)摩擦角的統(tǒng)計(jì)修正系數(shù);似一-粘聚力的統(tǒng)計(jì)修正系數(shù);第-一內(nèi)摩擦角的變異系數(shù);戈粘聚力的變異系數(shù)。式中：-內(nèi)摩擦角的試驗(yàn)平均值；Cm粘聚力的試驗(yàn)平均值；土層的等效剪切波速，應(yīng)按下列公式計(jì)算:u=iet式中：乙-一土層等效剪切波速(m/s)；(10計(jì)算深度(m),取覆蓋層厚度和20m二者的較小值;t剪切波在地面至計(jì)算深度之間的傳播時(shí)間；4一-計(jì)算深度范圍內(nèi)第i土層的厚度(m)；5一-計(jì)算深度范圍內(nèi)第i層的剪切波速(m/s)；“-一計(jì)算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。滑塌區(qū)范圍L=H/tg6式中L-一邊坡坡頂塌滑區(qū)邊緣的水平投影距離(m)；H一-邊坡高度(m)；0-一邊坡的破裂角，&=45+/2；(P-一土體的內(nèi)摩擦角。飽和狀態(tài)下的液性指數(shù)：T_Sre/Dr-wp叫-WpSr-一土的飽和度，可取85%；e土的孔隙比；Dr土粒相對密度；刃,叫-一分別為土的液限和塑限含水量，以小數(shù)計(jì)。擠密樁樁間距的確定：s=095Z心Ddod-（黃土規(guī)范第44頁，與地基處理規(guī)范有區(qū)別）1幾Pz-叫s-孔心距（m）；D-擠密填料孔直徑（m）；d預(yù)鉆孔直徑（m）；pd_擊實(shí)試驗(yàn)確定的最大干密度（g/cm3）：pd0地基擠密前壓縮層范圍內(nèi)