巖土工程計算示例一、承載力驗算1、 建筑物荷載估算P「Fk+G「29(含地下室)層X(16.5?17)KN/m2層+25KN/neX1.5m(基礎(chǔ)厚度)二KPa(框剪結(jié)構(gòu))P「Fk+Gk=6(含地下室)層X(17?17.5)KN/m2層+25KN/m3X1.5m(基礎(chǔ)厚度)二KPa(磚混結(jié)構(gòu))2、 地基承載力的確定天然地基確定天然地基承載力:目前方法確定fak按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2002)5.2.4條式5.2.4進行修正(P21-22)，由fj修正為f依據(jù)《GB50007-2002》中第5.2.4條公式f=f+nY(b-3)+nY(d-0.5)aakb dm對持力層承載力進行修正。式中：fa——修正后的地基承載力特征值；fak 地基承載力特征值；nb、nd——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——基礎(chǔ)底面以下土的重度；b——基礎(chǔ)底面寬度(m)；Ym——基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度；d——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：fa=KPa按土的抗剪強度確定承載力：(GB50007-2002)5.2.5條式5.2.5進行(P23),不修正直接為ff=Myb+Myd+Mcab dm ckfa——由土的剪強度指標確定的地基承載力特征值；M「Md、M―-承載力系數(shù)，b基礎(chǔ)底面寬度，大于6m時按6m取值，對于砂土小于3m時按3m取值;ck-一基底下一倍短邊寬深度內(nèi)土的粘聚力標準值。巖石地基承載力特征值：（GB50007-2002）5.2.6條式5.2.6和附錄J進行（P23-24）,不修正直接為fafa=^rf

fk二甲.九（平均值）1(1.7044.678)

甲="頑+云J式中f.―-巖石地基承載力特征值（KPa）；匕「一巖石飽和單軸抗壓強度標準值（KPa），可按規(guī)范附錄J確定;中"一折減系數(shù)。注意：（Ck計算方法相同）（2）地基處理建議載荷試驗等原位測試（勘察時取當?shù)靥幚淼鼗慕?jīng)驗值地基處理規(guī)范條文說明墊層承載力及模量表P92復合地基承載力估算（地基處理規(guī)范）a墊層地基承載力驗算：依據(jù)《GB50007-2002》中第5.2.4條公式f=fk+ndYm（d-0.5）對持力層承載力進行修正。式中：fa——修正后的地基承載力特征值；fak——持力層地基承載力特征值；nd——基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，七二1.0；（大面積壓實填土取1?5；2）Ym——基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度；d——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：fa= KPaPk=KPa>f=KPaB灰土（土）擠密樁復合地基的承載力特征值初設(shè)時按當?shù)亟?jīng)驗確定，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180KPa。C第一種（水泥粉煤灰碎石樁、夯實水泥土樁、水泥土攪拌樁（有區(qū)別）、高壓噴射注漿法）復合地基的承載力特征值估算應(yīng)通過現(xiàn)場復合地基載荷試驗確定，初步設(shè)計時也可按《JGJ79-2002》式9.2.5及式9.2.6：Rf=m^^+g（1-m）fp式中：f球--復合地基承載力特征值（KPa）；m--面積置換率，m=0.3?0.4；R—單樁豎向承載力特征值（KN），R=uYql+qAa apsiiPPi=1q、q見表11；A—樁的截面積（m2），d=0.5m；P--樁間土承載力折減系數(shù)，P=0.75；fk--處理后樁間土承載力特征值（KPa），宜按當?shù)亟?jīng)驗取值，如無經(jīng)驗時，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qsi和端阻力特征值qp表9土層名稱側(cè)阻力特征值端阻力特征值q.(KPa)qp(KPa) 第①層雜填土10第②層卵石30第③層細砂20500 第④層粉質(zhì)粘土15550 第⑤層細砂 600 經(jīng)計算：R=230KPaf廣404KPa復合地基壓縮模量根據(jù)《JGJ79-2002》（9.2.8-1）式匕f,C—spk￥akf派—基礎(chǔ)底面下天然地基承載力特征值（KPa）。第二種：復合地基承載力估算：（振沖樁、砂石樁、石灰樁、柱錘沖擴樁）復合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場復合地基載荷試驗確定，初步設(shè)計時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m—d2/d2e式中：f洶—振沖樁復合地基承載力特征值（kPa）f—樁體承載力特征值（kPa），宜通過單樁載荷試驗確定；pkf-―處理后樁間土承載力特征值（kPa），宜按當?shù)亟?jīng)驗取值，如無經(jīng)驗時，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---一根樁分擔的處理地基面積的等效圓直徑；等邊三角形布樁d=1.05s正方形布樁d=1.13s矩形布樁d=1.13%s^、s、s「s2分別為樁間距、縱向間距和橫向間距。（3）下臥層強度驗算第一種：天然地基下臥層強度驗算（比較少）與墊層法不同處：1、faz一軟弱下臥層頂面處經(jīng)深度修正后地基承載力特征值。n=1.0；2、0一地基壓力擴散角（°）?？砂础禛B50007-2002》表5.2.7執(zhí)行。第二種：墊層地基下臥層強度驗算（無復合地基下臥層驗算？）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③層黃土狀粉質(zhì)粘土，應(yīng)進行下臥層強度驗算。依據(jù)《JGJ79-2002》規(guī)范4.2.1條4.2.1-1式進行驗算P”式中：pz一相應(yīng)于荷載效應(yīng)標準組合時，墊層底面處的附加壓力值；Pcz一墊層底面處土的自重壓力值；faz一墊層底面處經(jīng)深度修正后地基承載力特征值。nd=1.0（基本規(guī)定3.0.4條）；墊層底面處的附加壓力值Pz可按下式計算：對于條形基礎(chǔ) Pz=——————Zb+2ztan。對于矩形基礎(chǔ) pz= ————） Z（b+2ztan。）（l+2ztan。）式中：b一矩形基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)底邊的寬度；l一矩形基礎(chǔ)底邊的長度；pk一相應(yīng)于荷載效應(yīng)標準組合時，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；。一墊層的壓力擴散角（°）。可按《JGJ79-2002》表4.2.1執(zhí)行。（4）承載力驗算1步：確定上部荷載P；k2步：求地基土的f；a3步：比較Pk與孔的大小，確定承載力滿足要求。（5）基礎(chǔ)寬度條基單寬荷載取30KN/m.層，30*6=180KPa，f=150KPa，基礎(chǔ)寬度為:a

180/150=1.2m；獨立基礎(chǔ)：單柱荷載400KPa，面積400/150=2.67m2,一般取方型1.64*1.64（稍大點）。二、變形計算采用《GB50007-2002》推薦的分層總和法（天然地基、地基處理后的復合地基均適用依據(jù)《GB50007-2002》nPs=Ws'=WE-—依據(jù)《GB50007-2002》nPs=Ws'=WE-—s i=1Esi中第5.3.5條，采用公式za-za)iii-1i-1計算最終沉降量。地基變形計算深度zn應(yīng)符合下列要求:nAs'W0.025捉si'n i=1基底附加壓力：基礎(chǔ)底面的平均壓力估算值『3偵&利用ZK11資料算得基底附加壓力:P=Pk-P=531-［（15.8X3.20）+（23X1.10）+（19.9X1.30）+（19X0.34）］=423KPa計算擬建西樓短邊角點及中點的最終沉降量；判定傾斜值及沉降量是否滿足要求。具體見附表基礎(chǔ)短邊角點及中點最終沉降量樓名井號角點沉降量（mm）W最終沉降量（mm）傾斜西樓TJ7106.8s0.221.40.00009ZK2196.50.219.3ZK998.80.219.80.00001TJ2397.70.219.5井號中點沉降量（mm）w最終沉降量（mm）/ZK16258.4s0.251.7ZK19410.80.282.2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準值Quk（1）單樁豎向極限承載力標準值Quk可按《JGJ94-2008》5.3.6條公式計算:Q=Q+Q=WqA+u￡WqL

ukpkskppkp sisiki式中：Qpk一單樁總極限端阻力標準值（KN）；Qsk—單樁總極限側(cè)阻力標準值（KN）；qpk一樁端極限端阻力標準值（KPa）；u—樁身周長（m）；?—第i層土的厚度（m）。qsik一樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標準值（KPa）；七一大直徑樁側(cè)阻力尺寸效應(yīng)系數(shù)，黏性土取七：（0.8/小1/5,砂土、碎石類土取七：（0.8/小1/3；Wp一大直徑樁端阻力尺寸效應(yīng)系數(shù)黏性土取Wp=（0.8/D）1/4砂土、碎石類土取Wp=（0.8/D）1/3（D：樁端直徑m）；（DV800mm時，W=1）Ap—樁端面積（m2）；單樁極限端阻力標準值qpk和極限側(cè)阻力標準值qsk見下表10：極限端阻力標準值qpk和極限側(cè)阻力標準值qsk 表10土層名稱極限端阻力標準值qpk（KPa） 極限側(cè)陽力標準值 天然狀態(tài)飽和狀態(tài)第②層黃土狀粉土3020第③層黃土狀粉質(zhì)粘土水上35（水下25）25第③層圓礫1001001第④層卵石2500120120第④層黃土狀粉質(zhì)粘土35351注：設(shè)計計算時，單樁極限側(cè)阻力標準值應(yīng)按飽和狀態(tài)下取值。若采用特征值進行樁基設(shè)計時，端阻力及樁側(cè)阻力特征值取極限標準值的一半。采用擴底樁變截面以上2d長度范圍不計側(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：基樁豎向承載力計算（以J1為例） 表11鉆孔灌注樁樁長8.58.58.5樁身直徑0.50.60.8樁端直徑D0.50.60.8單Quk824.471039.041733.84a414.24546.52866.92（2）單樁豎向極限承載力標準值Q^可按《JGJ94-2008》5.3.6條公式計算：Q=Q+Q=WqA+uZwqLukpkskppkp sisiki式中：Qk—單樁總極限端阻力標準值（KN）；Qk一單樁總極限側(cè)阻力標準值（KN）；q^一樁端極限端阻力標準值（KPa）；qik一樁側(cè)中性點以下第i層土的極限側(cè)阻力標準值（KPa）；W豆一大直徑樁側(cè)阻力尺寸效應(yīng)系數(shù)，黏性土取Wsi=（0.8/d）i/5，砂土、碎石類土取Wsi=（0.8/d）i/3；Wp一大直徑樁端阻力尺寸效應(yīng)系數(shù)，黏性土取Wp=（0.8/D）i/4，砂土、碎石類土取氣二（0.8/D）i/3（D:樁端直徑m）；（DV800mm時，氣=1）A一樁端面積（m2）；u一樁身周長（m）；Li一中性點以下第i層土的厚度（m）。單樁極限端阻力標準值qpk和極限側(cè)阻力標準值q心見表7：單樁極限端阻力標準值qpk和極限側(cè)阻力標準值q.k 表7土層名稱極限端阻力標準值qpk（KPa）極限側(cè)阻力標準值qsik（KPa）是否計入Qsk天然狀態(tài)飽和狀天然狀態(tài)飽和狀態(tài)第②層黃土狀粉土態(tài)4025不計入第③層黃土狀粉土3521不計入第④層黃土狀粉土5022不計入第⑤層黃土狀粉質(zhì)粘土5530不計入第⑥層黃土狀粉土6028部分計入第⑦層黃土狀粉質(zhì)粘入注：設(shè)計計算時，單樁極限側(cè)阻力標準值應(yīng)按飽和狀態(tài)下取值。若采用特征值進行樁基設(shè)計時，端阻力及樁側(cè)阻力特征值取極限標準值的一半。采用擴底樁變截面以上2d長度范圍不計側(cè)阻力。中性點深度比ln/l0=0.7，樁基豎向承載力設(shè)計值中性點以上部分，除不計濕陷性黃土層內(nèi)的樁長按飽和狀態(tài)下的正側(cè)阻力外，尚應(yīng)扣除樁側(cè)負摩阻力引起的下拉荷載。中性點以下部分按飽和狀態(tài)計入側(cè)阻力及端阻力，并應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)、荷載特征、施工技術(shù)條件、環(huán)境及地區(qū)經(jīng)驗等因素，按《JGJ94-2008》、《GB50007-2002》、《GB50025-2004》等有關(guān)規(guī)定綜合確定。下拉荷載因擬建場區(qū)為自重W級濕陷性黃土場地，應(yīng)考慮負摩阻力引起的下拉荷載。1）群樁中任一基樁的下拉荷載標準值可按下式計算：Qn=門u^nqnl

gn siii=1^n=S*心學+g/式中：n—中性點以上土層數(shù)；u一樁身周長（m）；lt—中性點以上各土層的厚度（m）；門n一負摩阻力樁群效應(yīng)系數(shù)；對于單樁基礎(chǔ)，門n=1;s「s.一分別為縱、橫向樁的中心距（m）；qn一中性點以上樁的平均負摩阻力標準值（KPa）；s1m一中性點以上樁周土加權(quán)平均有效重度（KN/ms）；d一樁身設(shè)計直徑（m）。單樁負摩阻力標準值可按下列公式計算：qn=&nP\b'=文11&+11Azri ee2ie=1式中：q：.一第i層土樁側(cè)負摩阻力標準值（KPa）；&「樁周土負摩阻力系數(shù)，取&廣0.20；b'—由土自重引起的樁周第i層土平均豎向有效應(yīng)力；bl樁周土第i層土平均豎向有效應(yīng)力（KPa）；1「1e一分別為第i計算土層和其上第e土層的重度，地下水位以下取浮重度；Azi、Aze—第i層土、第e層土的厚度；通過計算，得出樁側(cè)各地層負摩阻力標準值qns如下：第②層黃土狀粉土 qn=7KPas第③層黃土狀粉土 qn=14KPas第④層黃土狀粉土 qn=22KPas第⑤層黃土狀粉質(zhì)粘土 qn=30KPas第⑥層黃土狀粉土 qn=28KPas因擬建建筑物場區(qū)為自重*級濕陷性黃土場地，建議樁基施工前應(yīng)采取相應(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行估算。以J6為例，依據(jù)（JGJ94-2008）公式5.3.6計算單樁豎向承載力標準值Quk，及公式5.4.4-3計算下拉荷載Qng見下表：樁徑（m）0.60.80.80.8擴底直徑（m）1.21.21.41.6有效樁長（m）20202020單樁豎向極限承載力標準值（KN）1405.761968.341958.291950.25下拉荷載（KN）170.51227.23227.23227.23單樁豎向極限承載力標準值及下拉荷載表8自重濕陷黃土中性點深度確定：樁端為黃土層：中性點深度比ln/l「0.7,樁端為中密砂：中性點深度比ln/l°=0.9，樁端為礫、卵層、基巖：中性點深度比ln/l0=1°l°為樁周自重段長度。填土、欠固結(jié)土中性點深度確定：樁端為黃土層：中性點深度比ln/l°=0.6,樁端為中密砂：中性點深度比ln/l°=0.8，樁端為礫、卵層：中性點深度比ln/l°=0.9°l0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0.4-0.8折減問題）樁基沉降計算、下臥層驗算（群樁）（3）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)計值可按下列經(jīng)驗公式估算：Rjfa^Aefa---經(jīng)深度修正后的載體樁持力層地基承載力特征值（KPa）；Ae—載體樁等效計算面積，按《JGJ135-2007》表4.3.2選用（m2）。四、其它計算（1） 直立邊坡開挖的極限高度依據(jù)土工試驗成果，按一般粘性土基坑直立邊坡開挖的極限高度，按經(jīng)驗公式計算:h=3.84c/Y注：h一邊坡允許直立開挖最大高度（m）；c一地基土的粘聚力標準值取13.30KPa；Y一地基土的天然重度取17.4KN/m3；經(jīng)計算，得出邊坡允許直立開挖最大高度為2.9m；（2） 墊層底面的寬度計算

墊層底面的寬度應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴散的要求，可按下式確定:b,Nb+2ztg。式中b,—墊層底面寬度（m）；b—基礎(chǔ)底面寬度（m）；z一基礎(chǔ)底面下墊層的厚度（m）；。一壓力擴散角，可按《JGJ79-2002》表4.2.1采用。⑶按下列公式計算某一土性指標的變異系數(shù)、試驗平均值和標準差:3、|LX= i-1n1況日3、|LX= i-1n1況日2—n^2i-i—1 n—1式中5---變異系數(shù)；U-—試驗平均值；0標準差。（4）按下列公式計算內(nèi)摩擦角和粘聚力的統(tǒng)計修正系數(shù)99、9°'1.7044.678、F+~nr、{1.7044.678'式中99—內(nèi)摩擦角的統(tǒng)計修正系數(shù);9「一粘聚力的統(tǒng)計修正系數(shù);89---內(nèi)摩擦角的變異系數(shù);8「一粘聚力的變異系數(shù)。9-99式中：中「一內(nèi)摩擦角的試驗平均值；七一-粘聚力的試驗平均值；（5） 土層的等效剪切波速，應(yīng)按下列公式計算:dU=—0

sett=ui=1式中：U 土層等效剪切波速（m/s）；d0---計算深度（m），取覆蓋層厚度和20山二者的較小值;t—剪切波在地面至計算深度之間的傳播時間；d 計算深度范圍內(nèi)第i土層的厚度（m）；%"一計算深度范圍內(nèi)第i層的剪切波速（m/s）；%「一計算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。（6）滑塌區(qū)范圍L=H/tge式中L---邊坡坡頂塌滑區(qū)邊緣的水平投影距離（m）；H邊坡高度（m）；0---邊坡的破裂角，6=450+甲/2；中---土體的內(nèi)摩擦角。（7）飽和狀態(tài)下的液性指數(shù):ISe/D-wlw-wS―-土的飽和度，可取85%；e土的孔隙比；氣一-土粒相對密度;七七一-分別為土的液限和塑限含水量，以小數(shù)計。（8）擠密樁樁間距的確定：

S=0.95IpdmaxD2—七0d2S=0.95IpdmaxD2—七0d2（黃土規(guī)范第44頁，與地基處理規(guī)范有區(qū)別）tlPdm