岩土工程计算示例一、承载力验算1、建筑物荷载估算PfFk+G二29（含地下室）层X（16.5〜1了）KN/nf2层+25KN/msXl.5m（基础厚度）二KPa（框剪结构）Pk二儿+Gk二6（含地下室）层X（17〜17.5）KN/m2g+25KN/msX1.5m（基础厚度）二KPa（砖混结构）2、地基承载力的确定（1）天然地基① 确定天然地基承载力：目前方法确定② 按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）5.2.4条式5.2.4进行修正（P21-22）,由仃修正为化依据《GB50007-2002》中第5.2.4条公式fa=fai+nbY（b-3）+qaYm（d-O.5）对持力层承载力进行修正式中：fa—一修正后的地基承载力特征值；fak地基承载力特征值；n»、na一一基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别查表5.2.4；Y一一基础底面以下土的重度；b一一基础底面宽度（m）；Y・一一基础底面以上土的加权平均重度；d一一基础埋置深度（m）；将上述数值代入公式，得出修正后持力层地基承载力特征值：化二KPa③ 按土的抗剪强度确定承载力:（GB50007-2002）5.2.5条式5.2.5进行（P23）,不修正直接为fa応=Mb^+Mdymd+Mcckf；一-由土的剪强度指标确定的地基承载力特征值；Mb、Me-一承载力系数，b—-基础底面宽度，大于6m时按6m取值，对于砂土小于3m时按3m取值;Ck-一基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值。
④ 岩石地基承载力特征值：（GB50007-2002）5.2.6条式5.2.6和附录J进行（P23-24）,不修正直接为fB匚=%fvk0=1_4.678)式中f；-一岩石地基承载力特征值（KPa）；心-一岩石饱和单轴抗压强度标准值（KPa）,可按规范附录J确定；%折减系数注意：（Ck计算方法相同）（2）地基处理① 建议载荷试验等原位测试（勘察时取当地处理地基的经验值）② 地基处理规范条文说明垫层承载力及模量表P92③ 复合地基承载力估算（地基处理规范）a垫层地基承载力验算：依据《GB50007-2002》中第5.2.4条公式fa二fal+q&Y5）对持力层承载力进行修正式中：化一一修正后的地基承载力特征值；—一持力层地基承载力特征值；基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，na=1.0;（大面积压实填土取1.5;2）Y・一一基础底面以上土的加权平均重度；d—一基础埋置深度(m)o将上述数值代入公式，得出修正后持力层地基承载力特征值：fa=KPaPi=KPa>fa=KPaB灰土(土)挤密桩复合地基的承载力特征值初设时按当地经验确定，灰土挤密桩不宜大于处理前的2.0倍，并不宜大于250KPa；土挤密桩不宜大于处理前的1.4倍，并不宜大于ISOKPaoC第一种(水泥粉煤灰碎石桩、夯实水泥土桩、水泥土搅拌桩(有区别)、高压喷射注浆法)复合地基的承载力特征值估算应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时也可按《JGJ79-2002》式9.2.5及式9.2.6：£pk=m^-+/?a-m)f5k式中：&一复合地基承载力特征值(KPa)；ni--面积置换率，m二0.3〜0.4；出--单桩竖向承载力特征值(KN),巴q」】+qp舛i=l陽、qp见表11;舛--桩的截面积(m2),d=0.5m；0--桩间土承载力折减系数，0二0.75；Q••处理后桩间土承载力特征值(KPa),宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。
桩周第i层土的侧阻力特征值s和端阻力特征值①表9土层名称侧阻力特征值Q5i(KPa)端阻力特征值qp(KPa)第①层杂填土10第②层卵石30第③层细砂20500第④层粉质粘土15550第⑤层细砂600经计算：人=230KPa匸址=404KPa复合地基压缩模量根据《JGJ79-2002》（9.2.8-1）式以一基础底面下天然地基承载力特征值（KPa）o第二种：复合地基承载力估算：（振冲桩、砂石桩、石灰桩、柱锤冲扩桩）复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时也可用单桩和处理后桩间土承载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：如一一振冲桩复合地基承载力特征值（kPa）fpk—桩体承载力特征值（kPa）,宜通过单桩载荷试验确定；fjk—处理后桩间土承载力特征值（kPa）,宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值；m---桩土面积置换率；d—桩身平均直径（m）;de—一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径；等边三角形布桩ci二1.05s正方形布桩de=1.13s矩形布桩4=1.13禹云、s、s】、s?分别为桩间距、纵向间距和横向间距。
3）下卧层强度验算第一种：天然地基下卧层强度验算（比较少）与垫层法不同处：1、仁一软弱下卧层顶面处经深度修正后地基承载力特征值n1.0；2、0—地基压力扩散角(°)可按《GB50007-2002》表5.2.7执行第二种：垫层地基下卧层强度验算(无复合地基下卧层验算？)由于地基处理后，在其受力层范围内存在地基承载力相对持力层较低的下卧层第③层黄土状粉质粘土，应进行下卧层强度验算依据《JGJF9-2002》规范4.2.1条4.2.1-1式进行验算Pz+PcWf"式中：亠一相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压力值；“一垫层底面处土的自重压力值；仁一垫层底面处经深度修正后地基承载力特征值nl.o(基本规定3. 0.4条)；垫层底面处的附加压力值5可按下式计算：b(pk-p£)对于条形基础Pz=b+2ztanBlb(Pi-Pc)对于矩形基础Pz=(b+2ztan0)(l+2ztan0)式中：b-矩形基础或条形基础底边的宽度；1一矩形基础底边的长度；0—相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；Pc—基础底面处土的自重压力值；z—基础底面下垫层的厚度；0—垫层的压力扩散角(°)可按《JGJ79-2002》表4.2.1执行。
4) 承载力验算1步：确定上部荷载2步：求地基土的fa；3步：比较与fa的大小，确定承载力满足要求5) 基础宽度条基单宽荷载取30KN/m.层,30*6二180KPa,化二150KPa,基础宽度为：180/150二1.2m；独立基础：单柱荷载400KPa,面积400/150=2.67m2,一般取方型1.64*1.64(稍大点)二、变形计算釆用《GB50007-2002》推荐的分层总和法(天然地基、地基处理后的复合地基均适用)依据《GB50007-2002》中第5.3.5条，釆用公式nPo__s二中5sf二中=12—(ziax-Zx-ia^i)i=lES1计算最终沉降量地基变形计算深度Z.应符合下列要求：nAsjWO.025EAsi/i=l基底附加压力：基础底面的平均压力估算值P尸531KPa利用ZK11资料算得基底附加压力：Po=Pk-Pe=531-[(15.8X3.20)+(23X1.10)+(19.9X1.30)+(19X0.34)]=423KPa计算拟建西楼短边角点及中点的最终沉降量；判定倾斜值及沉降量是否满足要求具体见附表基础短边角点及中点最终沉降量楼名井号角点沉降量(血)中・最终沉降虽(mm)倾斜西楼TJ7106.80.221.40.00009ZK2196.50.219.3ZK998.80.219.80.00001TJ2397.70.219.5井号中点沉降呈5m)中・最终沉降呈(mm)ZK16258.40.251.7ZK19410.80.282.2由上表可知，判断是否符合规范三、单桩竖向极限承载力标准值3(1) 单桩竖向极限承载力标准值S可按《JGJ94-2008》5.3.6条公式计算:Quk二Qpk+Q,k=+i】工％QaiA式中：GU—单桩总极限端阻力标准值(KN)；CL-单桩总极限侧阻力标准值(KN)；q让一桩端极限端阻力标准值(KPa)；u—桩身周长(m)；Lx—第i层土的厚度(m)o丄込一桩侧第i层土的极限侧阻力标准值(KPa)；中=i—大直径桩侧阻力尺寸效应系数，黏性土取中沪(0.8/d)1/5,砂土、碎石类土取中『(0.8/d)”‘；中卩一大直径桩端阻力尺寸效应系数黏性土取中p=(0.8/D)1/1砂土、碎石类土取中尸(0.8/D)1/3(D：桩端直径m)；(D<800mm时，ipP=1)A„—桩端面积(m2)；单桩极限端阻力标准值％和极限侧阻力标准值q*见下表10:极限端阻力标准值4和极限侧阻力标准值4上表10土层名称极限端阻力标准值q池(KPa)极限侧阻力标准值天然状态饱和状态第②层黄土状粉土3020第③层黄土状粉质粘土水上35(水下25)25第③乂层圆砾100100第④层卵石2500120120第④'层黄土状粉质粘土3535注：设计计算时，单桩极限侧阻力标准值应按饱和状态下取值。
若采用特征值进行桩基设计时，端阻力及桩侧阻力特征值取极限标准值的一半采用扩底桩变截面以上2d长度范|判不计侧阻力单桩承载力估算由于单桩荷载不详，只对单桩竖向承载力特征值进行估算以探井J1为例，依据公式，单桩竖向承载力特征值见下表11:基桩竖向承载力计算（以J1为例）表11钻孔灌注桩桩长8.58.58.5桩身口径0.50.60.8桩端直径D0.50.60.8单Quk824.471039.041733.84414.24546.52866.92（2）单桩竖向极限承载力标准值Q』可按《JGJ94-2008》5.3.6条公式计算：Quk二Qpk+Q,k二/口止外+1】工％竝“式中：Qpk-单桩总极限端阻力标准值（KN）;Q,k—单桩总极限侧阻力标准值（KN）；Qpk-桩端极限端阻力标准值（KPa）；q^—桩侧中性点以下第i层土的极限侧阻力标准值（KPa）；化’一大直径桩侧阻力尺寸效应系数，黏性土取中si=（0.8/d）1/5,砂土、碎石类土取中si=（0.8/d）1,s；0卩一大直径桩端阻力尺寸效应系数，黏性土取中尸（0.8/D）"；砂土、碎石类土取中尸（0.8/D）1/3（D：桩端直径m）；（D<800mm时,中P=1）舛一桩端面积（m'）；u—桩身周长（m）；Li—中性点以下第i层土的厚度（m）。
单桩极限端阻力标准值口讹和极限侧阻力标准值CU见表7：单桩极限端阻力标准值口卩斤和极限侧阻力标准值q心表7土层名称极限端阻力标准值Qpk伽）极限侧阻力标准值Qnk（KPG是否计入Q,k天然状态饱和状天然状态饱和状态第②层黄土状粉土4025不计入第③层黄土状粉土3521不计入。