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中国工程勘察信息网 >>专家专栏>>高大钊教授专栏(本栏目共47514贴 |版主: cuizhu|zxh1219)
xasongxh:请教高老师:关于持力层的厚度等问题
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请教高老师:关于持力层的厚度等问题 (2019/5/4 13:12:00)
楼主
网站ID: xasongxh
发回贴数:4/7
网站等级: 小学生
 
 
 

高老师,您好:

    在计算地基承载力时(地基规范的临界荷载P1/4公式以及高层建筑岩土勘察标准中的魏锡克极限承载力公式等),总感到持力层抗剪强度指标的取值是个最大的难题,想请教您以下几个问题:

1、对于一个宽度为B的基础,其持力层厚度有没有具体的要求,地基规范中要求用一倍短边宽度深度范围内的抗剪强度指标进行计算地基承载力,是否可以理解为持力层厚度可以取一倍基础宽度?从概念上讲,这个持力层的层底深度肯定要大于地基整体剪切破坏时滑动面的深度时才合理,从理论上能否有个理论支持?

2、当在这个持力层厚度范围之内为层状地层时,这若干个层状地层就组成了“地基持力层”,那么这个“地基持力层”的抗剪强度参数怎么选取才更合理呢(地基规范中要求用一倍短边宽度深度范围内的抗剪强度指标进行计算承载力,这个深度范围之内就常存在层状地层问题)?因为这些公式都是在均质土体的情况下导出的,是否可以说它们根本就不适用于层状地层承载力的计算?

3、在抗剪强度试验方法的选取上,对饱和土与非饱和土使用三轴剪试验应选取什么方法(或剪切类型),若选用直剪试验应选用什么试验方法,麻烦您给个建议。


(此帖子已被作者于2019/5/4 13:16:42修改过)
(此帖子已被作者于2019/5/4 13:29:20修改过)
(此帖子已被作者于2019/5/4 17:28:46修改过)
 
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高大钊的回复(2019/5/7 10:08:00)
1
网站ID: 高大钊
发回贴数:92/5523
网站等级: 特聘专家
 
 

1. 基础的宽度是根据基础所承受的荷载的大小与持力层的承载力来确定的。
2. 持力层的厚度是由地质条件所确定的。
3. 对于一定的荷载条件与持力层的承载力大小,总可以确定与之相应的基础宽度。
4. 这里荷载条件是由建筑物的性质和使用要求所确定的,持力层的承载力是由工程地质条件确定的。设计时人们唯一能够选择的就是基础的宽度。
5. 如果持力层非常厚,工程问题就比较简单,但就存在你所问的这种疑问。其实,人们无法对持力层的厚度提出什么要求。因为人们只能利用自然条件而没有能力对自然界提出什么要求。
6. 自然界的土层一般总是成层的,而且厚度一般也不会非常厚。因此,较多的工程条件下,当在这个基础传力影响范围之内为层状地层时,那么与基础接触的第一层土称为持力层,下面的土层称为下卧层,如果在下卧层范围内有几土,而且还存在比较软弱的土层时,那就需要验算软弱下卧层的强度是否满足要求。但为什么不需要验算不是软弱下卧层的土层?你能够回答吗?
7. 抗剪强度指标是分层统计取值的,因此设计计算就当然要与这个自然条件相吻合,就是地基基础设计中的分层计算控制的方法。

 
 
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毛尚之的回复(2019/5/8 13:45:00)
2
网站ID: 毛尚之
发回贴数:0/5
网站等级: 幼儿园小朋友
 
 

需要区分“持力层”与“受力层”的概念。持力层就是天然地层中直接承受基础荷载的有一定厚度的土层。也就是基底落在哪层,哪层就是持力层(太薄则无意义),基底以下有多厚,是自然形成的。

受力层是荷载作用下强度计算范围的概念。联想一下那个对数螺线的破坏模型,就容易理解地基规范5.2.5的规定,即取基底下一倍短边宽度的深度范围内土的抗剪强度。这个前提是均质体模型。

那么受力层范围是层状地层怎么办?就是上面高老师说的,分层计算控制。个人观点,如果上弱下强且上层较厚,可按上层参数取,下层不利用。如果下层比较弱,可以按上层计算+软弱下卧层验算。或者用更好的软件进行分析。

关于地基承载力,建议结合多种勘察手段及地区经验,不建议单一采用抗剪强度指标确定。

抗剪强度试验方法,需要弄懂各种方法模拟的受力、排水条件,然后结合工程条件选用。

非饱和土的不利状态是变成饱和土。所以如果不能在工程上控制其非饱和状态及程度,就无法利用其吸力导致强度提高部分。

以上个人看法,供参考

 
 
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xasongxh的回复(2019/5/8 16:59:00)
3
网站ID: xasongxh
发回贴数:4/7
网站等级: 小学生
 
 

谢谢高老师在百忙之中给予解惑。是否可以这么认为:

1、基础宽度是在地质条件和荷载大小确定的情况下才能确定的,而不是由基础宽度来确定持力层厚度。地质条件不可选择,基础宽度可人为控制。

2、与基础接触的第一层土即称为持力层(不管其厚度如何),其下面的土层均为下卧层。

3、如果下卧层的强度低于持力层,就属于软弱下卧层,就需要验算下卧层的强度问题(验算方法地基规范有相应规定)。如果下卧层的强度大于或等于持力层的强度,就不属于软弱下卧层(也就是您第6条中所说的“不是软弱下卧层的土层”),也就不需要验算其强度问题(这个根据土力学的理论比较好理解)。这个回答不知您是否认可?

4、现在勘察行业内的具体现状是:设计单位给定基础宽度、埋深和荷载,由勘察单位确定地基的承载力(这个地基的承载力可能包含了您说的持力层和下卧层),在这种情况下计算地基的承载力时,怎么确定基底以下的计算厚度呢?也就是说:抗剪强度、重度等指标的计算取值是只按持力层的参数选取(不管持力层的厚度如何),还是按基底下一定厚度范围内的地层进行选取(地基规范把这个厚度规定为1倍的基础宽度,在这个一定厚度的范围内可能包含多个地层)。如果是按基底下一定厚度范围内的地层进行选取,此时在“这个一定厚度范围内”又包含多个地层,那么怎么在这多个地层中选取有代表性的参数呢(“高层建筑岩土工程勘察标准”规定对“基底组合持力层”取有代表性的参数)?怎么在多层土中取有代表性参数高老师能否给个建议(比如取各层中最小的抗剪强度参数等)

5、对于抗剪强度类型的确定,应与地基的自然条件相吻合(应当与地基长期使用的自然条件相吻合,同时也应满足地基在短期不利条件下的要求)。这样理解合适吗?

请高老师再给予指点,不胜感激!


(此回复已被作者于2019/5/9 10:50:20修改过)
 
 
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xasongxh的回复(2019/5/8 17:32:00)
4
网站ID: xasongxh
发回贴数:4/7
网站等级: 小学生
 
 

   感谢高老师,也同时感谢2楼朋友毛尚之)的意见。

   2楼朋友所说,“地基规范5.2.5的规定,即取基底下一倍短边宽度的深度范围内土的抗剪强度。这个前提是均质体模型”,而现实情况下,基底下一倍短边宽度的深度范围内往往存在多层土,是非均质体。这种情况下怎么简化为均质体选取抗剪强度参数呢,这是我们实际应用中所关心的,也是我们所疑惑的。

   比如说在基底下一倍短边宽度的深度范围内存在2层土,很明显这个范围是属于受力层范围(高层建筑岩土工程勘察标准称为“基底组合持力层”),不管是上弱下强,还是上强下弱。我同意您的观点(实际上以前也是这么做的),即“如果上弱下强,可按上层参数取,下层不利用。如果下层比较弱,可以按上层计算+软弱下卧层验算”,这样做是否符合地基规范5.2.5的规定呢,我遇到的有人给出了否定意见。所以比较茫然,故此,很想听听高老师等其他老师的意见。



(此回复已被作者于2019/5/9 10:51:44修改过)
 
 
作者信息\文章标题
高大钊的回复(2019/5/9 15:04:00)
5
网站ID: 高大钊
发回贴数:92/5523
网站等级: 特聘专家
 
 

你的1、2、3点的看法都是正确的;
你在第4点中所提出的问题,击中了现行勘察设计体制的痛处,或者说是问题的要害。在岩土工程体制下不成为问题的事,在我国现行体制下成为勘察与设计这两个阶段之间说不清理还乱的老大难问题。
你对第5个问题的看法是合适的。

 
 
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高大钊的回复(2019/5/9 15:04:00)
6
网站ID: 高大钊
发回贴数:92/5523
网站等级: 特聘专家
 
 

你的1、2、3点的看法都是正确的;
你在第4点中所提出的问题,击中了现行勘察设计体制的痛处,或者说是问题的要害。在岩土工程体制下不成为问题的事,在我国现行体制下成为勘察与设计这两个阶段之间说不清理还乱的老大难问题。
你对第5个问题的看法是合适的。

 
 
作者信息\文章标题
xasongxh的回复(2019/5/14 9:14:00)
7
网站ID: xasongxh
发回贴数:4/7
网站等级: 小学生
 
 

再次感谢高老师的指点,祝您身体健康,工作顺利!

 
 
作者信息\文章标题
aiguosun的回复(2019/5/29 10:29:00)
8
网站ID: aiguosun
发回贴数:19/2339
网站等级: 别版版主
 
 

发重了,请版主删除


(此回复已被作者于2019/5/29 10:30:16修改过)
 
 
作者信息\文章标题
aiguosun的回复(2019/5/29 10:29:00)
9
网站ID: aiguosun
发回贴数:19/2339
网站等级: 别版版主
 
 

地基规范在计算地基承载力是太沙基极限承载力公式中临塑荷载+塑性开展深度为1/4倍基础宽度公式,但有修正:内摩擦角小于24度时完全是套用公式,大于24度时为了安全是按指数回归修正的。具体如何推导请参阅有关土力学书藉,主要要明确推导前的几个假设。

1、持力层厚度与基础宽度关系不大,主要与土的性质有关。

地基规范中要求用一倍短边宽度深度范围内的抗剪强度指标进行计算地基承载力,只是因为太沙基认为地基剪切破坏的塑性区一般在一倍基础宽度范围内。在塑性区外还有弹塑性区和弹性区,这都是持力层的一部分。

2、当在这个塑性区开展范围内(你所指的持力层)为层状地层时,塑性性会沿最软弱地层开展,尽管可能会有部门塑性区位置稍硬土层内,从安全角度出发,建议采购最软弱地层的强度指标计算。并不影响公式的适用性。

3、在抗剪强度试验方法的选取上,对饱和土与非饱和土使用三轴剪试验应选取应严格执行地基规范第4.2.4条规定:土的抗剪强度指标,可采用原状土室内剪切试验、无侧限抗压强度试验、现场剪切试验、 十字板剪切试验等方法测定。 当采用室内剪切试验确定时,选择三轴压缩试验的自重压力下预固结的不固结不排水试验。经过预压固结的地基可采用固结不排水试验。 每层土的试验数量不得少于六组。 室内试验抗剪强度指标 c k φ k ,可按本规范附录 E 确定。在验算坡体的稳定性时,对于已有剪切破裂面或其它软弱结构面的抗剪强度,应进行野外大型剪切试验。即优先采用现场原位试验指标,然后选用三轴压缩试验的自重压力下预固结的不固结不排水试验

 
 
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