岩土工程勘察地基均匀性及稳定性的勘察评价

　　要：地基的均匀性与稳定性是建筑设计和施工的地质依据，对建筑质量有着一定的影响。因此，加强岩土工程中地基均匀性及稳定性的勘察评价工作，具有现实的实践价值。
　　关键词：岩土工程；均匀性；稳定性；地基
　　
　　现行的岩土工程勘察和建筑地基基础设计的相关规范，没有给出地基均匀性与稳定性评价的具体标准。本文从定性、定量的角度对此进行探讨，并提出一些建议以供参考。
　　1.天然性地基的均匀性勘察评价
　　1.1均匀性勘察评价的范围
　　评价天然性地基的均匀性时，应当明确评价的深度范围与平面范围。评价地基均匀性的平面范围和评价抗震覆盖层既有相同之处，又有不同之处。通常以某一街区或自然村为单位，评价抗震的建筑场地；而将建筑物的水平投影面积作为标准范围，评价地基的均匀性。评价地基均匀性的深度范围不同于评价抗震覆盖层厚度。因此，在进行评价时，应当确定定性概念，如果抗震覆盖层厚度和地基均匀性的评价范围相同，就会导致不必要的投资浪费。一般来说，评价地基均匀性的深度范围应当注意以下几点。首先，地基受力层的情况。独立基础是基底下1.5倍基础底面宽度，条形基础则是基底下3倍基础底面宽度，并且评价深度都应当大于5m。其次，压缩层的深度。按照变形比法确定天然地基条形基础、独立基础的评价深度。第三，大面积基础的深度评价范围应当大于或等于1b(b是基础宽度)。天然地基大面积基础的深度评价范围，应当按照下面的公式进行确定。zn=b(2.5-0.4lnb)。
　　1.2均匀性勘察评价的内容构成
　　岩土工程评价与分析的重要内容之一就是地基均匀性评价。在岩土工程勘察报告审核时，如果发现报告中没有涉及地基均匀性评价的内容，或者地基均匀性评价空洞无物，就应当及时地责令有关单位改正、补充。否则，将会导致在设计基础时，难以对地基的均匀性进行考虑，使得建筑物存在安全隐患。按照基础设计经验与相关规范可知，评价地基均匀性等于分析、解决地基土不均匀问题。根据场地实际情况，综合分析场地的地质状况，从而按照建筑物的荷载情况确定地基深度范围。通常，均匀性勘察评价的内容包括以下几个部分。首先，划分工程地质单元。结合场地调绘情况，分析施工场地是否处在不同的地貌单元范围内。按照钻孔所获取的资料，进行场地纵横地质剖面图绘制，从而分析岩土质的力学性质、沉积年代、成因等情况，分析岩土不同方向上的力学性质差异的情况，进而明确建筑的基础平面位于一个地质单元，还是位于不同的地质单元。其次，计算地基均匀性的评价深度。结合建筑的荷载情况，估算岩土的深度范围，评价、分析压缩层范围内的岩土力学特性，从而评价分析地基均匀性。第三，评价不均匀地基。按照相关要求定量、定性评价地基均匀性，进而确定地基是否为不均匀地基。在纵横方向上岩土层工程特性存在显著的差异，并且建筑的基础平面位于不同的地质单元，即为不均匀地基。场地为构造破碎带发育，不是全新活动断裂带，岩体非常破碎，即为不均匀地基。建筑所在场地有较多的软弱粘性土，并未经过人工处理的地基就是不均匀地基。工程地质剖面图显示相邻钻孔范围内岩土层存在大于10°的界面坡度时，即为不均匀地基。
　　2.对不均匀性地基的稳定性勘察评价
　　2.1岩土层承载力取值探讨
　　目前，简化计算方法是设计建筑物时的最常用的方法，即人为地将基础、地基、上部结构这三个一体的静力平衡结构体系划分为基础、地基、上部结构三个独立部分进行求解。假设上部结构的柱在基础上嵌固，将结构内力（柱的转角、剪力、弯矩、轴力）求解出来。这些内力在基础底板或基础梁产生作用，基础底板或基础梁承受着地基反力，上部结构荷载和地基反力保持相对静力平衡。再假设地基反力的分布是线性的，即在进行地基变形计算时，将基础当成柔性的，地基反力的分布是均匀的。验算地基土变形和承载力时，采用不同的荷载组合，验算地基的变形，采用荷载效应的准永久组合，验算承载力时，采用荷载效应的标准组合。这说明不同的地基刚度，地基土有着不同的发挥度，非定值的地基土承载力随着基础刚度的变化而变化。然而，简化计算方法只考虑了总反力和总荷载之间的平衡静力条件，忽略了基础与上部结构、地基与基础之间的连续性质。利用承载力取值时，往往独立看待地基土，将承载力视为定值，从而造成地基土承载力的取值不准确，要么偏低，要么偏高。这就导致了投资浪费，埋下了建筑物安全隐患。根据地基反力观测和多年设计经验，由于基础刚度不相同，地基土的反力存在着一定的集中现象。因此，基础设计时，应当根据基础型式和基础刚度合理地调整地基土承载力。较小的基础刚度，地基土承载力的取值应当偏低；较大的基础刚度，地基土承载力的取值应当偏高；独立基础，承载力应当取低值；大面积基础或条形基础，承载力应当取高值。
　　2.2稳定性的计算方法
　　如果地基被评价为不均匀地基，就应当按照相关规定分析建筑物的倾斜、差异沉降等特征，并且根据建筑物的实际情况，验算地基的稳定性。国内在地基的稳定性验算上的研究较少，一些岩土工程师在评价地基稳定性时，往往以“不利于”或“有利于”建筑一笔带过，泛泛而谈，导致设计人员难以开展相关的工作。国外有关学者运用刚体平衡理论和地基整体破坏原理，假设塑性区展开深度是1/4或1/3的基础宽度，分析地基承载力。这对分析地基稳定性有着非常重要的意义。《建筑地基基础设计规范》建议采用圆弧法验算、分析地基稳定性。最危险的滑动面上的各种力对滑动中心产生的滑动力矩MS和抗滑力矩MR应当符合K=MR/MS≧1.2。计算地基整体稳定性时，确定滑弧深度是关键，因为确定了滑弧深度，也就能够确定地基土破坏范围。根据塑性区展行范围和不同工程地基土稳定性验算的经验，地基稳定性安全系数如果小于1.2，就须要加大基础埋深，直到符合要求为止。此外，也可以采用提高滑带土的抗剪强度，再进行地基稳定性系数验算的方法。
　　3基础设计中应对不均匀地基的结构性措施
　　因为不均匀地基的岩土在横向和纵向上的力学性质有着一定的差异，不均匀地基反力比均匀地基反力的集中现象更加显著，所以，基础设计应当采取相关的结构措施以消除建筑物的安全隐患。不均匀地基的基础设计不仅须要沿着基础不同方向设置分布钢筋，还要采用以下措施保证地基基础设计的有效性与安全性。首先，在不均匀地基土上建造建筑时，应当加大建筑物的基础刚度。其次，建筑物应当尽量采用相同的基础型式。第三，建筑基础应当尽量避免置于不同岩土性质的岩土层上。第四，高层与多层钢筋混凝土结构建筑的单独柱基，应当尽量沿着基础纵横方向设置系梁。第五，桩基应当设置桩帽或桩承台，并且沿着纵横方向设置系梁。第六，在不均匀地基岩土上设置的桩基础，桩底、桩顶应当设置大于1米的箍筋加密区。第七，不均匀地基上的内框架房屋、底部框架房屋、多层砌体房屋应当设置基础圈梁。总之，地基基础设计应当根据岩土工程勘察地基均匀性及稳定性的勘察评价，结合工程的实际情况采取相应的措施，以保证工程质量。
　　
　　参考文献：
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