浅论地基承载力的深度修正
地基承载力深度修正原理
0 前言对于地基承载力的深度修正问题，一些设计人员在认识上存在一定的误区。
下面探讨地基承载力深度修正的实质，同时给出几种常见结构形式相应的基础埋深取值方法。
1 地基破坏形式在竖向荷载作用下，建筑物地基的破坏通常是由于承载力不足而引起的剪切破坏，地基剪切破坏的形式可分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏三种，如图1所示。
（a）整体剪切破坏 （b）局部剪切破坏 （c）冲剪破坏图1 地基的破坏形式一般来说，密实砂土和坚硬粘土将出现整体剪切破坏；而压缩性比较大的松砂和软粘土，将可能出现局部剪切或冲剪破坏。
当基础埋深较浅、荷载为缓慢施工的恒载时，将趋向发生整体剪切破坏；若基础埋深较大，荷载为快速施加的或是冲击荷载，则可能形成局部剪切或冲剪破坏。
实际工程中，浅地基础（包括独立基础、条形基础、筏基、箱形基础等）的地基一般为较好的土层，荷载也是根据施工缓慢施加的，所以工程中的地基破坏一般均为整体剪切破坏。
2 深度修正实质根据太沙基承载力理论，破坏时理论上的塑流边界为如图2所示的abcd和a′bc′d′，其中Ⅰ为“弹性核”区，随基础一起向下移动；Ⅱ为过渡区，一组滑动面为由对数螺线形成的曲面，另一组则是辐射向的曲面；Ⅲ区是被动朗肯区，滑动面是平面，其与水平面的夹角为（45º-ϕ/2）。
极限承载力根据弹性楔aa′b的静力平衡条件确定，很显然基底水平面以上基础两侧的超载，会限制滑动面的发展，提高地基极限承载力。
根据太沙基承载力理论，极限承载力可近似由下式表示：P u=cN c+γBNγ/2+qN q（1）式中第3项为基底水平面以上基础两侧的超载对承载力的贡献，N q为无量纲的承载力系数，仅与土的内摩擦角ϕ有关。
《建筑地基基础设计规范》第5.2.4条给出从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载特征值的修正公式如下：(3)(0.5)a akb d mf f b dηγηγ=+−+−(2)式中第三项为基础埋深对承载力的修正项，其原理归根到底也是基础两侧的超载对承载力的贡献。
浅论地基承载力的深度修正
2003年10月 Rock and Soil Mechanics Oct. 2003收稿日期：2002-11-27作者简介：韩云山，男，1972年生，太原理工大学岩土工程专业博士研究生，主要从事岩土工程方面的科研和设计工作。
文章编号：1000－7598－(2003)增2―0541―04浅论地基承载力的深度修正韩云山，白晓红，梁仁旺（太原理工大学 建筑与环境工程学院， 山西 太原 030024）摘 要： 为了确定修正后的复合地基承载力特征值，论述了天然地基承载力的深宽修正的理论依据，并指出《建筑地基基础设计规范》GB 50007－2002所给出计算方法的局限性。
将复合地基分为散体桩、低粘结强度桩和高粘结强度桩复合地基三种情况予以讨论，通过理论推导，提出了复合地基承载力特征值深度修正的计算公式，并结合工程实际进行了验证。
关 键 词： 复合地基；地基承载力；深度修正 中图分类号： TU 443 文献标识码： AAnalysis of depth modification of subgrade bearing capacityHAN Yun-shan ，BAI Xiao-hong ，LIANG Ren-wang（College of Civil and Environmental Engineering , Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China ）Abstract: In order to determine the modified characteristic value of the bearing capacity of composite subgrade, the paper discusses the effects of depth and width of foundation on the bearing capacity of natural soil and points out the limitation of calculating method suggested in China Code for Design of Building Foundation (GB 50007-2002). Then the bearing capacity for composite subgrade is discussed in three conditions, loose column composite subgrade, low bonding strength column composite subgrade and high bonding strength column composite subgrade respectively. A calcution formula for composite subgrade bearing capacity considering foundation depth is provided through theoretical analysis and engineering practice. Key words: composite subgrade ；subgrade bearing capacity ；modification about depth1 引 言《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）[1]规定，地基承载力特征值可由载荷试验等方法综合确定。
地基承载力考虑深度修正的探讨
地基承载力考虑深度修正的探讨摘要：在一个建筑工程中，基础的费用占土建成本大概30%。
因此在基础设计中，基础形式选取很大程度影响整个工程成本。
而在天然基础中，对地基土承载力大小的取值正确与否至关重要。
关键词：地基；承载力；深度；修正1.规范对地基承载力修正的规定《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）5.2.4条规定：当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：--修正后的地基承载力特征值；--地基承载力特征值；、--基础宽度和埋深的地基承载力修正系数γ--基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；b--基础底面宽度(m)，当基宽小于3m按3m取值，大于6m按6m取值；--基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；d--基础埋置深度(m)，一般自室外地面标高算起。
在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。
对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。
在探讨地基承载力考虑深宽修正前，先了解地质勘察报告的地基承载力特征值是如何测得。
根据《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）(2009年版)10.2.1条规定：载荷试验可用于测定承压板下应力主要影响范围内岩土的承载力和变形模量。
浅层平板载荷试验适用于浅层地基土；深层平板载荷试验适用于深层地基土和大直径桩的桩端土；螺旋板载荷试验适用于深层地基土或地下水位以下的地基土。
深层平板载荷试验的试验深度不应小于5m。
对天然基础地基承载力一般均采用浅层平板载荷试验和实验室通过测定土的抗剪强度等来测得。
建筑地基基础设计规范规定：土的工程特性指标包括强度指标，压缩性指标及其他特性指标（如静力触探探头阻力，标准贯入度试验锤击数、载荷试验承载力等）。
地基承载力为什么修正
实验表面，地基承载力不仅与土的性质有关，还与基础的大小、形状、埋深以及荷载的情况有关。
这些因素对承载力的影响程度又随土质的不同而不同，在采用载荷实验或原位实验的经验统计关系等确定地基承载力标准值时，考虑的是对应于标准条件或基本条件下的值。
而在进行地基基础设计和计算时，考虑的是承载力极限状态下的标准组合，即采用荷载设计值，所以对某个实体基础而言，就应该计入它的埋深和宽度给地基承载力特征值带来的影响，进行深度和宽度修正。
（一）、承载力宽度修正根据大量的载荷资料表明：对于øk>0的地基土，其承载力的增大随øk的提高而逐渐显著。
若地基底部的宽度增大，地基承载力将提高，所以地基承载力标准值应予以宽度修正。
当b>6m时，修正公式必将给出过大的承载力值，出于对基础沉降方面的考虑，此时宜按6m 考虑。
另一方面，当b<3m时，根据沙土地基的静载荷资料表明，按实际值计算的结果偏小许多，所以《地基规范》又规定，当基底宽度小于3m时按3m考虑。
（二）、承载力深度修正静载荷实验又表明：地基承载力随埋深d显线形增加趋势，即深度修正系数将增大。
实际上，如果埋深d越大，那么基础以上的土可做边载考虑，基底处土体所受到的上覆压力越大，使基础产生失稳和破坏的荷载也越大，也就是说，埋深越大，地基承载力越高。
值得注意的是，深度修正系数是根据同样宽度但埋深不同的载荷板实验，得出随埋深增大而承载力增长的规律确定的。
但由于载荷板实验的埋深有限，所以得出的规律也只能在有限的范围内运用。
有些根据直径为200~300mm的小载荷板所做的实验结果表明：同样存在着一个约4d左右的临界深度，超过此值时，承载力的增长规律不明显。
所以在有些地区确定大直径桩的承载力时，由于静载荷实验的困难，就套用天然地基承载力再加上深度修正的办法得出桩的端承力，对此必须慎重对待，务必不超过当地的经验值。
浅析地基承载力特征值的深度修正
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１ 地基破坏形 式
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244浅析地荩承载力特征值的深度修正孙义刚刈学年赵振华广西建设职业技术学院广西南宁530o3摘要影响地基承载力特征值修正的因素较多文章通过对地基破坏形式的分析得出地基承载力深度修正的实质并分析不同情况下地基承载力深度修正时基础埋深的取值
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质 ，并 分 析 不 同情 况 下 地 基承 载 力深 度修 正 时基 础 埋 深 的取 值 。
【 关键词 】 地基破坏形式 ；地基承载 力；深度修 正；基础埋深 【 中图分 类号 】Ｕ ４ Ｔ ４３ 【 文献标识码 】 【 Ａ 文章编号 】６４ （８（（８２— １８ ０ １７～ ６８２０ ） ０２— ２ ） ） ２
地基承载力特征值深度修正阐述
地基承载力特征值深度修正阐述地基承载力特征值是基础设计的一个非常关键的参数，影响基础形式的选择，基础形式对工程造价的影响又非常大，如何做到使建筑物既安全又经济，就必须深刻的理解地基承载力特征值的含义。
1.fak 与fa 的区别要弄清楚地基承载力特征值深度修正的原因，首先要明白地基承载力特征值（fak）和修正后的地基承载力特征值（fa）之间的区别。
根据《建筑地基基础设计规范》（简称规范）的定义，地基承载力特征值（fak）﹕由载荷试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。
修正后的地基承载力特征值（fa）﹕从载荷试验或其他原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值经深宽修正后的地基承载力值。
按理论公式计算得来的地基承载力特征值不需修正。
地质勘查报告提供的地基承载力特征值一般是通过载荷试验或其它原位测试结果、经验值等方法确定的地基承载力特征值fak。
规范第5.2.4条指出通过载荷试验或其它原位测试结果、经验值等方法确定的地基承载力特征值，需要进行深度修正。
2. 为何需要进行地基承载力特征值深度修正？在竖向荷载作用下，建筑物地基的破坏通常是由于承载力不足而引起的剪切破坏，而剪切破坏又分为整体剪切破坏、局部剪切破坏、刺入剪切破坏三种。
实际工程中，浅基础（包括独立基础、条形基础、筏基、箱形基础等）的地基一般为较好的土层，荷载也是缓慢增加的，一般均为整体剪切破坏（如图1）。
从图2可以看出基础两侧的超载会限制滑动面的发展，从而提高地基承载力。
规范第5.2.4 条给出从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载特征值的修正公式如下：式中第三项为基础埋深对承载力特征值的修正项，其原理归根到底也就是基础两侧的超载对承载力的贡献。
根据太沙基承载力理论，基底下土内摩擦角？分别为15o和30o时，基础两侧的有效超载范围为2B～4B（B为基础宽度）【2】，这也是规范第5.2.4条文说明中之所以"当超载宽度大于基础宽度两倍时，可将超载折算成土层厚度作为基础埋深"的原因。
地基承载力深度修正的一些探讨
施工阶段1：
主体完成，尚未装修，裙楼车库未建，水 位低于基底： 基底压力：35x12=420kPa fa=300+90+0=390kPa 不足。
启示与思考
启示一： 重视地方规范，比如地基基础、装配式、抗震、超限等方面。 启示二：水浮力对地基承载力的深宽修正是不利的，地下水位以下土取浮容重。
思考一：地下水位在基底以上时，独基基底压应力是否可减去水浮力？ 思考二：地下水位位于筏板基础底面以下0.2m，宽度修正时是否考虑浮容重？
地基承载力深度接2层地下室，筏 板基础，持力层为卵石层，fak=300kPa
审核：修正后地基承载力是否足够？
问题的来源
规范规定
《地基基础设计规范》50007-2011
规范规定
《地基基础设计规范》50007-2011
规范规定
《地基基础设计规范》50007-2011
8.按周显荣计算书：平均压力520kPa，地基承 载力不足！ 9.估算：荷载35x16=560kPa 考虑筏板外扩后板底压力：480kPa 考虑水浮力后的基底对地基土的压力： P=480-10x3.45=445.5kPa<475.5，满足。
复核
施工阶段2：
主体完成，尚未装修，裙楼完成，未覆土，停止降 水，水位达到抗浮水位： 主楼筏板基底压力：35x12=420kPa 1.裙房重量：P1=(0.45+0.3+0.35)x25=27.5 2.裙房筏板底有效压力： P2=27.5-2.9x10=-1.5（抗浮稳定性略有不足） 3.裙楼下方，主楼筏板底标高处有效压力： P3=0.55x(20-10)=5.5kPa 4.折算土层厚度：de=5.5/20=0.275m 5.埋深修正：fd=0 fa=300+90+0=390kPa >420-34.5=385.5kPa 基本满足。
浅谈地基承载力修正时基础埋深相关问题
浅谈地基承载力修正时基础埋深相关问题当前，我国针对地基承载力修正时对修正公式中的参数、各个物理量取值等都作出了明确的规定，尤其是在基础埋深取值的说明，其内容相对比较多。
但是从实际情况来看，往往受到各种因素的限制，导致地基承载力基础埋深与规定要求存在着明显的差异。
本文就地基承载力修正过程中的基础埋深相关问题进行分析，以供参考。
标签：地基承载力修正基础埋深相关问题从当前我国现行的《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）相关规定中可以看出，技术人员可根据经验值、荷载试验等多种方法来对地基承载力特征值进行修正。
但从另外的相关规定中又可以明确的知道，由于现代化建筑工程大多采用的是主楼与裙楼融为一体的结构，因此在对主体结构地基承载力进行修正的过程中需要将基础底面以上的荷载变换为基础两侧的超载考虑到其中，通过折算成土层的厚度，从而作为基础埋深。
而如果两侧超载的参数不等，那么我们可取小值。
由此看出，相关规定中对该方面的表述根本不一致，但是其实质却是相同的，地基承载力的修正与地基破坏机理存在着密切的关系。
但是从当前的实际情况来看，我国工程结算在地基承载力修正的认识上也不够深刻，较为混乱。
这就需要我们需要对此进行深入分析。
1地基承载力深度修正的实质与要点1.1深度修正的实质与要点根据我国现行的相关规定要求来看，技术人员若要对地基承载力的深度进行修正，那么必须要对基础两侧基底标高以上的超载对两侧滑动土的向上滑动的抵抗作用进行全面分析，在实际分析过程中，基础两侧基底标高以上的超载不仅可以是土体的自重，还可以是建筑物裙房产生的连续均布压力，这就需要技术人员根据我国现行的规定要求对其进行计算与折算，这样才能够达到其深度的修正效果。
由此看来，为了对地基承载力的深度进行修正，我们在对地基破坏机理以及计算公式建立的基础之上，还应当对以下几个因素进行全面考虑：（1）基础两侧基底超载的压重作用对于地基承载力的深度修正具有一定的影响。
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2003年10月 Rock and Soil Mechanics Oct. 2003收稿日期：2002-11-27作者简介：韩云山，男，1972年生，太原理工大学岩土工程专业博士研究生，主要从事岩土工程方面的科研和设计工作。
文章编号：1000－7598－(2003)增2―0541―04浅论地基承载力的深度修正韩云山，白晓红，梁仁旺（太原理工大学 建筑与环境工程学院， 山西 太原 030024）摘 要： 为了确定修正后的复合地基承载力特征值，论述了天然地基承载力的深宽修正的理论依据，并指出《建筑地基基础设计规范》GB 50007－2002所给出计算方法的局限性。
将复合地基分为散体桩、低粘结强度桩和高粘结强度桩复合地基三种情况予以讨论，通过理论推导，提出了复合地基承载力特征值深度修正的计算公式，并结合工程实际进行了验证。
关 键 词： 复合地基；地基承载力；深度修正 中图分类号： TU 443 文献标识码： AAnalysis of depth modification of subgrade bearing capacityHAN Yun-shan ，BAI Xiao-hong ，LIANG Ren-wang（College of Civil and Environmental Engineering , Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China ）Abstract: In order to determine the modified characteristic value of the bearing capacity of composite subgrade, the paper discusses the effects of depth and width of foundation on the bearing capacity of natural soil and points out the limitation of calculating method suggested in China Code for Design of Building Foundation (GB 50007-2002). Then the bearing capacity for composite subgrade is discussed in three conditions, loose column composite subgrade, low bonding strength column composite subgrade and high bonding strength column composite subgrade respectively. A calcution formula for composite subgrade bearing capacity considering foundation depth is provided through theoretical analysis and engineering practice. Key words: composite subgrade ；subgrade bearing capacity ；modification about depth1 引 言《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）[1]规定，地基承载力特征值可由载荷试验等方法综合确定。
然而通常载荷试验是在一定的小面积载荷板上进行，对于工程实际地基承载力就有一个宽度与深度的修正问题。
无论是理论公式还是现场试验，地基承载力均与基础的宽度和深度有着紧密关系，其变化规律是极为复杂的，受到了各种因素的制约，截止到目前尚未被人们所完全知晓。
规范（GB 50007－2002）中所给出的深度和宽度修正系数仅仅是一个经验统计值，修正公式也是一个半理论半经验公式。
为了保证地基承载力的可靠度，深度和宽度的修正，特别是宽度的修正都是严格限制的。
随着我国中高层建筑的快速发展，复合地基技术在工程中越来越广泛地被使用。
究竟复合地基的承载力是否进行修正，应该如何修正？现行规范《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79－2002）[2]对此已有规定，它相对于天然地基承载力的修正更为严格，深度修正系数取1.0，宽度则不予修正。
这里存在的一些问题引起了广大工程人员关心和兴趣，为了安全、合理的进行地基基础设计，本文从天然地基的深度修正入手，对复合地基承载力的深度修正进行了理论推导和讨论。
2 天然地基承载力的深度修正2.1 天然地基承载力深度修正的理论依据2.1.1 理论依据地基承载力的理论公式首先由朗肯（Rankine W.J.M.）于1857年提出。
朗肯方法计算地基承载力采用的计算图式如图1[3]：他假定基础底面光滑，基础两侧的土重用连续均布超载ｑ=γD来代替，然后根据上图式滑动面图1 朗肯方法计算图式图1Fig.1 Calculation diagram of Rankine method并以db面左右两侧主、被动土压力相等的条件，得极限承载力的计算公式：q u= CN c+γDNｑ其中Nｃ= [tan4（45°+Ф/2）－1]ctanΦ；N q = tan4（45°+Ф/2）；N q为考虑埋深影响的地基承载力系数。
而瑞斯诺（Reissner H.）于1924年在普朗特尔（Prandtl L.）的研究基础上,采用类似地计算图式得出地基极限承载力公式[3]：q u = CN c＋γDN q其中N c= [eπtanфtan2（45°+Φ/2）－1]ctanΦ=（N q－1）ctanΦN q = eπtanΦtan2（45°+Φ/2）值得注意的是丹麦、前联邦德国就采用此N q 作为极限承载力的深度修正系数[4]。
不少学者如太沙基（Terzaghi K.）、迈耶霍夫（Meyerhof G.G）、汉森（Hansen J.B.）等均从不同角度和假设得出类似的公式，同样反映出基础埋置深度（超载）对地基承载力的影响。
2.1.2 规范规定及其系数《建筑地基基础设计规范》（GB 50007－2002）采用的地基承载力深度修正公式为：f a = f ak+ηbγ（b－3）+ηdγm（d－0.5）式中f a为修正后的地基承载力特征值；f ak为地基承载力特征值；b为基础底面宽度；γ、γm为基底以下和基底以上的土的重度；d为基础埋深；ηb、ηd为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数。
这里就常常遇到的粉土地基的修正系数予以讨论，原规范（GBJ 7-89）5.1.3条中，对粉土：e≥0.85或S r＞0.5时，ηb = 0，ηd = 1.1；e＜0.85或S r≤0.5时，ηb = 0.5，ηd = 2.2。
很明显两者之间形成了突变，而不是渐变。
很多工程的e，S r却经常处于两者之间，严格讲承载力修正只能取前者，但突变这一现象确实是存在的。
根据近几年的工程实践，初步认为，介于两者之间时本地区取ηb = 0.2，ηd = 1.6。
规范（GB 50007－2002）中5.2.4条对粉土的规定改为：粘粒含量ρc≥10 %的粉土，ηb = 0.3，ηd = 1.5；粘粒含量ρc＜10 %的粉土，ηb = 0.5，ηd = 2.0；对比新旧两条规定，可以发现新规范中各类别土相应的ηb、ηd值不变或略有减少，而对粉土的规定则是总体上减少的同时也减小了突变。
2.2 工程实例山西忻州某12层银行营业楼，框剪结构，基础埋深4.4 m，基底面积12.4 × 41.4 m2。
基底压力303 kPa，地基持力层为饱和粉土，e = 0.656，S r = 86.1 %，Φk = 20.90，C k = 29.0 kPa，地基承载力标准值为180 kPa。
按当时实行的规范《建筑地基基础设计规范》（GBJ 7-89）第5.1.3采取修正系数ηb = 0、ηd = 1.1进行深度修正后的设计值为260 kPa，显然不满足按天然地基设计的要求；若按前述取经验值ηb = 0.2，ηd = 1.6，则修正后的地基承载力设计值为300 kPa，基本满足承载力要求，如果按原规范5.1.4条理论公式计算时，得到的承载力设计值为390 kPa,则完全满足要求。
根据以上分析，认为持力层的承载能力是可以满足设计要求，并综合确定地基承载力设计值为330 kPa。
最后该工程采用天然地基，未作打桩处理，工程竣工后沉降基本稳定，沉降观测发现差异沉降很小，总沉降量6.7 cm，是计算值的63 %。
值得注意的是该工程按现行规范（GB 50007－2002）中的修正系数ηb = 0.3，ηd = 1.5进行计算得到修正后的地基承载力特征值亦为300 kPa。
该工程实例并不能说明载荷试验是一种不合理的方法，而是说从小面积的表面承载力试验结果推到大面积、大埋深的地基承载力的影响，其规律还未被掌握，所定系数常常较为小心，偏于保守。
这些系数用于深宽均不大的中小型基础来说还可以，而对于高层建筑则矛盾就突出了。
换句话说，既然深宽修正的规律未能很好解决，那么对于高层建筑的基础来说，采用载荷试验成果的有效性就相应减弱了。
因此，根据当地建筑经验选用理论公式得出较大的承载力与规范的规定也是一致的[4]。
3 复合地基之基础埋深修正3.1 复合地基埋深修正的公式推导从《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-91）到新颁布的（JGJ 79-2002）中之“基本规定”都可以看到“…经处理后的地基…基础埋深的地基承载力增刊 韩云山等：浅论地基承载力的深度修正543修正系数应取1.0”。
下面将复合地基分为散体桩、低粘结强度桩和高粘结强度桩复合地基三种情况予以研究和讨论。
3.1.1 散体类如碎石桩复合地基之深度修正碎石桩由散体材料组成，主要靠桩周土侧向约束使桩传递垂直荷载，在三轴仪做压缩实验，发现围压对其试样的破坏主应力有着显著的影响，当围压σ3 = 0时，桩体为松散状态，试样强度很低，几乎为0；围压大于0时，围压越大破坏时的主应力越大。
表现在工程上则是土对桩的约束越大，桩传递垂直荷载的能力越强。
先分析单根碎石桩承载力的计算，J.Brauns （1978年）采用如下图示[5]：图2 Brouns 方法计算图式Fig.2 Calculation diagram of Brouns method他采取3个假设条件（1）桩的破坏长度h = R tan δp （R 为桩径，δp = 45°+Φp /2）； （2）τm = 0；（3）不计地基土和桩的自重；经过推导，得出： P p = P ro tan 2δp=（P s +2C u /sin2δ）（1+tan δp /tan δ）tan δp（1） 式中 δp = 45°+φp /2；C u 为地基土不排水抗剪强度；P p 为桩极限承载力。