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楼主: 楚八怪怪

某超高层地基相对软弱下卧层困惑 求解

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楚八怪怪 发表于 2013-5-9 08:24:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
一项目,主体为450m高与350m高两塔楼,6层整体裙房,5层地下室。设计大底盘片筏基础(埋深32-36m,面积约6.5万平米)。地层到15~22m以下为白垩系泥质粉砂岩,中风化为主,完整性好,产状近水平。本地区原地基承载力特征值一般建议为在1000-1200KPa,本项目出于挖掘地基潜力考虑,经大量的原位测试(载荷试验、旁压试验)、室内试验以及专家论证后,大大突破,建议的特征值为2500KPa,但该层中夹“软弱夹层”---相当于强风化,地基承载力特征值约500KPa。设计两塔楼基底压力为1900KPa、1150KPa、裙房220KPa. 软弱夹层分布规律不强。想求教:
1.如何评价“软弱夹层”对地基基础影响?
2.设计院说70m以内软弱夹层均有影响?是何依据?什么样的影响可以在上部结构与地基基础共同作用下忽略?
3.在这样深的埋深下大面积基础下,地基的破坏可能会是什么样的模式?

鲜花(88) 鸡蛋(0)
 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-5-9 08:27:34 | 显示全部楼层
下卧层小于持力层地基承载力1/3时,是相对的软弱下卧层。
通常来说,地基压塑层我们只考虑到基岩顶面,但由于该超高层荷载巨大,持力层岩石又是极软岩,压塑沉降恐怕不考虑不行。如果这个下卧层出现在0.5m、2m、4m、6m。。。。。。。这样的深度位置,会如何?

鲜花(88) 鸡蛋(0)
 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-5-9 08:28:39 | 显示全部楼层
       
个人觉得设计院说的70m以内均考虑,是按地基压缩层计算深度N倍基础宽度的概略说法,没有针对本工程实际。
在这种虽是极软岩,但毕竟是岩层情况下,有那么深吗?
在某个深度内,影响当然有,但厚达数米的基础底板+地下室与上部结构这样大刚度的结构,对什么样的影响可以消化在结构内部,即不考虑地基这一块?

鲜花(88) 鸡蛋(0)
 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-5-9 08:30:59 | 显示全部楼层
可能会有人要求我将“软弱下卧层”的分布用图示,但据现场勘察(钻探),揭露的该层层位不稳,看不出规律,也表示不出其分布。我想极端的假设,该下卧层为水平成层情况,多少深度后,可以不考虑了呢?
中风化泥质粉砂岩的变形指标与“软弱下卧层”的变形指标,我这里没有说(实际上中风化指标勘察没有给出,强风化“软弱夹层”也没给出。说明一下,这个勘察不是我做的),因此考虑时,暂时只能按与承载力基本匹配的变形指标经验概算。
  先不当具体工程考虑,就事论事吧。

鲜花(280) 鸡蛋(4)
ljmtidilgw 发表于 2013-5-9 08:41:17 | 显示全部楼层
土的抗剪强度不是一个常数,随着限制压力或围压的增加而增加,这个在摩尔-库仑理论里很清楚。一般土力学都涉及到。
IMG_0849.JPG
图片来源: 土的抗剪强度及其工程问题
这就是为什么基础埋深大,地基承载力也增加的原因,因为限制压力增加了,地基土更难克服周围土的压力而没有办法破坏 - To fail at nowhere!
大概看了一下本例,觉得这个参数有问题,还是没有按照岩土地基设计进行设计,还是老一套的经验承载力!也就是说基础尺寸、基础深度没有考虑进去,是纯粹玩岩石或土的某个承载力!英文叫presumptive bearing capacity - 假设的承载力,和1mx1m基础尺寸和基础埋深1m的基础设计情况比较符合!
这个不符合大尺寸、大埋深的浅基础设计!
好好,看看这个幻灯,我特意抓了图 - 地基承载力破坏模式(本例是岩石):
IMG_0849.JPG
来源:
Bearing Capacity of Shallow Foundations(浅基础地基承载力的课件)

鲜花(280) 鸡蛋(4)
ljmtidilgw 发表于 2013-5-9 08:43:02 | 显示全部楼层
要把承载力和变形分开考虑!
基础埋深32-36m? 基础尺寸多大?
下卧层可能对变形贡献更大!
能否把怀疑软弱岩石的试验指标或弹性模量给出来。实在没有东西,给个岩芯照片看看

鲜花(280) 鸡蛋(4)
ljmtidilgw 发表于 2013-5-9 08:56:17 | 显示全部楼层
这个图是告诉您要出现地基的冲剪破坏,要克服的力,您的埋深30米以下,基础尺寸估计也很大?想像下如何把那么大的地基土/岩石给“扳倒”
如果确认了基础深度和尺寸(长度和宽度),您可以自己算算,极限承载力有多大?
岩土老前辈,包括太沙基Terzaghi、Meyerhoff, Henson都是根据这个破坏模式推导的地基承载力公式!这个土力学课本都有。
IMG_0849.JPG.thumb.jpg

鲜花(138) 鸡蛋(0)
cdddd 发表于 2013-5-9 08:58:58 | 显示全部楼层
其实大家想一下,承载力是什么?建筑破坏形式是什么?岩石里面含软弱层很正常,如果地基承载力大小是从宏观上说,该地基承载力是满足要求的,建筑物主要是考虑是不均匀沉降问题,高层建筑变形比承载力更重要!

鲜花(280) 鸡蛋(4)
ljmtidilgw 发表于 2013-5-9 09:04:38 | 显示全部楼层
如果基础下岩土各层水平方向分布厚度变化不大,不均匀沉降的可能性不大!这个看看地层剖面就可以判断。
但确实需要计算下建筑物的沉降,特别是楼主担心有相对软弱下卧岩石层对沉降的贡献!如果这个过关,应该没有什么问题!
当然,要知道软弱岩石层上部好岩石层的厚度了,这个拱/梁效应对沉降影响很大,计算比较麻烦,这么大的工程,应该考虑用Phase 2进行数值计算了!看看应力分布和变形情况!

鲜花(11) 鸡蛋(0)
chinarealzzg 发表于 2013-5-9 23:15:40 | 显示全部楼层
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 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-5-10 05:25:35 | 显示全部楼层
记忆中地层情况时:
1.杂填土:杂乱,原堆填时间超30年,本工程因考古将其破坏。一般厚3~8m不等;
2.湘江二级阶地冲积层:
(1)粉质粘土:硬塑,3~5m;
(2)卵石:密实,粘粒填充,层厚2-3m,局部夹粗砂、圆砺。
3.残积粉质粘土:由泥质粉砂岩风化残积,厚1~7m不等,硬塑-坚硬。
4.白垩系泥质粉砂岩:棕红、紫红等色,粉砂泥质结构,中厚层-厚层状构造,泥质、钙质胶结。就是很多地方都有分布的“红层”。场地呈近水平缓倾角产状。
勘察划分:
强风化:岩心碎块夹土状,承载力500KPa;一般厚0.5-3m;
中风化:完整,属极软岩,自然单轴极限抗压强度一般3~5MPa。该层埋深一般在18~21m(局部达27m)。
片阀基础设计32-36m深(两塔楼深些),好像t1-高450m的,为70*70m轮廓;T2不太记得。6层裙楼,占地约6.5万平米。(场地呈长约400m,宽约220m,不规则矩形,周边有其它高层建筑齿状造成边界非平直。);地下室5层(现基坑已在开挖,其采用分阶段先中间岛,后外围开挖支护法,塔楼部分已挖到设计深度--深约37m)。
夹层相对软弱下卧层问题总在纠结。

鲜花(53) 鸡蛋(0)
龙兴关外 发表于 2013-5-10 06:09:48 | 显示全部楼层
慢慢沟通!!!
鲜花(7) 鸡蛋(0)
yzhli1407 发表于 2013-5-10 10:57:15 | 显示全部楼层
好问题,待解。
鲜花(94) 鸡蛋(0)
Fle_Flo 发表于 2013-5-10 14:58:20 | 显示全部楼层
很好奇:
楼主在埋深“15~22m以下”的“中风化白垩系泥质粉砂岩”中是如何进行“原位测试(载荷试验、旁压试验)”的?

点评

在基坑开挖后补做的。  详情 回复 发表于 2013-5-11 08:35
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Fle_Flo 发表于 2013-5-10 15:35:11 | 显示全部楼层
这层强风化的承载力够不够,对沉降影响大不大,设计方都能计算。
但很好奇:
1. 勘察把承载力从1250kPa提到2500kPa,恰巧使天然地基满足承载力要求。是不是有冲冠一怒为业主这个红颜的成分在呢?
2. 设计院揪着埋深70m的软弱层不放,是不是有因勘察冒进而不满的成分在呢?

点评

1.这个不敢的。 2.设计院也不是想为难勘察。  详情 回复 发表于 2013-5-11 08:40
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ljmtidilgw 发表于 2013-5-10 16:19:35 | 显示全部楼层
承载力肯定过关,超了不少!我晚上抽时间给你计算下设计的地基承载力允许值和极限值。

点评

载荷试验得出的承载力是在设计基底处的试验。 岩石会有修正吗?  详情 回复 发表于 2013-5-11 08:38
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ljmtidilgw 发表于 2013-5-10 16:48:53 | 显示全部楼层
本帖最后由 ljmtidilgw 于 2013-5-10 17:20 编辑

如果是70mx70m的浅基/筏基,基础埋深20m,那么就是最差的岩石,地基承载力允许值也可以达到3,500kPa!

计算表参考香港规范242页:

挡土墙设计指南[英]Guide to Retaining Wall Design
http://www.eswnman.net/thread-227967-1-1.html

1.png
鲜花(280) 鸡蛋(4)
ljmtidilgw 发表于 2013-5-10 17:25:46 | 显示全部楼层
再看看这个:

很忽悠人的问题- 关于填方高边坡的几点疑问?
http://www.eswnman.net/thread-230540-1-1.html
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 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-5-11 08:35:49 | 显示全部楼层
Fle_Flo 发表于 2013-5-10 14:58
很好奇:
楼主在埋深“15~22m以下”的“中风化白垩系泥质粉砂岩”中是如何进行“原位测试(载荷试验、旁压 ...

在基坑开挖后补做的。
鲜花(88) 鸡蛋(0)
 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-5-11 08:38:47 | 显示全部楼层
ljmtidilgw 发表于 2013-5-10 16:19
承载力肯定过关,超了不少!我晚上抽时间给你计算下设计的地基承载力允许值和极限值。

载荷试验得出的承载力是在设计基底处的试验。
岩石会有修正吗?
鲜花(88) 鸡蛋(0)
 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-5-11 08:40:23 | 显示全部楼层
Fle_Flo 发表于 2013-5-10 15:35
这层强风化的承载力够不够,对沉降影响大不大,设计方都能计算。
但很好奇:
1. 勘察把承载力从1250kPa提 ...

1.这个不敢的。
2.设计院也不是想为难勘察。
鲜花(94) 鸡蛋(0)
Fle_Flo 发表于 2013-5-11 11:43:08 | 显示全部楼层
1.国内对岩石的承载力比较慎重,在规范中体现为:
(1)除破碎岩石外,岩石承载力不进行深宽修正;
(2)所提承载力与单轴抗压强度的比值较小,一般取fa=0.2-0.5UCS
2.楼主给的2500kPa是不经深宽修正的承载力。按照fa=2500kPa计,该材料相当于大坝工程中贫混凝土的力学性质。该材料是否真的如此,而且一直会如此:胶结程度如何、是否会遇水软化?(开挖基坑进行载荷试验,是在降水后进行的,这种土的干湿对力学指标的影响是不是明显应纳入考虑。)
3.即使深度修正,高楼周围裙房一般都是超补偿,深度修正会有折扣。即使宽度修正,规范规定基础宽度大于6m按6m计。
4.虽然都是宽基础,高楼和堤坝基础的承载力是不同的。
堤坝一般不考虑承载力是因为堤坝有边坡稳定计算来控制其稳定。陈轮在高大钊论坛里一篇帖子写的更明白:考虑其最不利点1——堤坝最高处的地基,虽然此处σ1最大,但由于边载作用,σ3也最大,此处不会破坏;最不利点2——堤坝坡脚处,虽然此处σ3最小,但此处σ1也小,也不易破坏。
但是高楼不一样,高楼基础边缘的地基土仍处于σ1大σ3小的极不利状态。荷载过大时,破坏一定会从这里开始发展。

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ljmtidilgw 发表于 2013-5-11 11:45:27 | 显示全部楼层
楚八怪怪 发表于 2013-5-9 08:27
下卧层小于持力层地基承载力1/3时,是相对的软弱下卧层。
通常来说,地基压塑层我们只考虑到基岩顶面,但由 ...

沉降分层计算,然后累加!

如果嫌麻烦,可以把几个相对软弱层厚度加起来,放到基础以下0米~累计厚度位置,更保守点。
鲜花(88) 鸡蛋(0)
 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-5-11 14:17:08 | 显示全部楼层
因为周边裙房基底与塔楼基底标高相差不大,剪切破坏也不是不可能,是吗?
鲜花(280) 鸡蛋(4)
ljmtidilgw 发表于 2013-5-11 14:54:28 | 显示全部楼层
楚八怪怪 发表于 2013-5-11 08:38
载荷试验得出的承载力是在设计基底处的试验。
岩石会有修正吗?

这里有两个处理方法:

(1)地基是“土” : 您是挖除全风化或V类岩石,可以采用土的承载力计算公式,取最好土的参数,如极硬、坚硬土、或密实、极密实砂的参数,我采用了假设属于密实砂土的参数。

(2)地基是“岩石”:这个在香港规范里有很清楚表达,一般岩石地基做浅基础,承载力不是问题,具体承载力计算有好几种方法:
* Peck el al (1974) 半经验法
* Sowers, 1979, Figure 6.9
* 原位试验

参考资料:

详细看看以下章节: 3.3、3.5、 6.5.3

Foundation Design and Construction 基础设计和施工
http://www.eswnman.net/thread-227629-1-1.html

鲜花(280) 鸡蛋(4)
ljmtidilgw 发表于 2013-5-11 15:51:52 | 显示全部楼层
楚八怪怪 发表于 2013-5-11 08:38
载荷试验得出的承载力是在设计基底处的试验。
岩石会有修正吗?

20多米深,载荷试验如何做的?
试件尺寸多大?
鲜花(280) 鸡蛋(4)
ljmtidilgw 发表于 2013-5-11 15:57:28 | 显示全部楼层
本帖最后由 ljmtidilgw 于 2013-5-11 15:58 编辑
楚八怪怪 发表于 2013-5-11 14:17
因为周边裙房基底与塔楼基底标高相差不大,剪切破坏也不是不可能,是吗?

都是板筏基础,坐在岩石面,各自的面积都很大,埋深20米,有很大的限制压力,各个建筑区分开考虑,往那个方向剪切破坏?
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 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-5-12 07:42:37 | 显示全部楼层
中风化岩层顶面埋深15-20m。大基底埋深32m(至裙房部分),塔楼基底埋深36-37m。

载荷试验、旁压试验是在基坑开挖(采用分阶段开挖-支护,先中间塔楼,后周边裙房区)到基底的面上进行、载荷板是直径1130mm圆板(面积1平米)。
鲜花(69) 鸡蛋(0)
SkyLeon 发表于 2013-5-12 10:06:59 | 显示全部楼层
学习
鲜花(280) 鸡蛋(4)
ljmtidilgw 发表于 2013-5-12 14:37:23 | 显示全部楼层
楚八怪怪 发表于 2013-5-12 07:42
中风化岩层顶面埋深15-20m。大基底埋深32m(至裙房部分),塔楼基底埋深36-37m。

载荷试验、旁压试验是 ...

尽管人们依赖这种原位测试结果,地应力条件变了,开挖岩石后应力释放了,不能真实反映原状岩土的应力条件。可能试验结果较实际情况偏小。
鲜花(88) 鸡蛋(0)
 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-5-12 15:09:37 | 显示全部楼层
小就小吧。反正已是很大突破了。关键是相对软弱层这个难题。
鲜花(88) 鸡蛋(0)
 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-5-16 13:32:55 | 显示全部楼层
请继续发表高见!
学习中,期待中!
鲜花(10) 鸡蛋(0)
chchyao 发表于 2013-5-17 00:14:24 | 显示全部楼层
来学习的
鲜花(24) 鸡蛋(0)
njzhaoxm 发表于 2013-5-17 09:39:12 | 显示全部楼层
                                                                     
鲜花(88) 鸡蛋(0)
 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-5-17 11:03:47 | 显示全部楼层
期待更多讨论。。。。。。。。。。。
鲜花(280) 鸡蛋(4)
ljmtidilgw 发表于 2013-5-17 14:17:50 | 显示全部楼层
楚八怪怪 发表于 2013-5-17 11:03
期待更多讨论。。。。。。。。。。。

除了地基承载力,希望大家继续讨论。还有其它什么疑问?
鲜花(1) 鸡蛋(0)
沿途大师 发表于 2013-5-17 17:42:46 | 显示全部楼层
软弱下卧层可能会增大基础沉降,应该验算沉降,反推承载力。
鲜花(280) 鸡蛋(4)
ljmtidilgw 发表于 2013-5-17 19:00:44 | 显示全部楼层
沿途大师 发表于 2013-5-17 17:42
软弱下卧层可能会增大基础沉降,应该验算沉降,反推承载力。

强烈建议您把“反推承载力”去掉,我第二次又见到了,没有听说这么搞的,最近土力学有新理论突破乎?

支持楼上说的:“软弱下卧层可能会增大基础沉降,应该验算沉降”

点评

我理解的其“反推承载力”,是指以沉降控制来给出容许的承载力。  详情 回复 发表于 2015-9-24 08:12
鲜花(280) 鸡蛋(4)
ljmtidilgw 发表于 2013-5-17 19:28:09 | 显示全部楼层
举个不妥当的例子,加深各位包括我自己的印象。

参加本次运动会的队员资格要求,同时满足以下条件:
(1)身高1.9m以上
(2)体重80kg以上

不能说身高1.9m以上就可以,因为还有高瘦子(1.91m体重75kg);
也不能说体重大于80kg就合格,因为还有矮胖子!

基础设计要进行的基本计算也类似,必须同时通过:

(1)地基承载力满足设计要求
(2)地基土沉降量满足要求

不能所沉降满足了,就不进行承载力计算,有不通过的例子!否则,大家都不要提承载力了,直接基础设计就进行沉降计算得了

另外的明显区别是:承载力包括工况(1)-极限状态承载力(ultimate state bearing capacity) 和工况(2)-运行状态承载力或允许承载力(serviceability state bearing capacity) ; 而沉降计算及结果是评价后者的,就是永远是工况(2)serviceability state 运行状态的参数或结果。极限状态和运行状态,这两个工况下,岩土参数、荷载分项系数,甚至安全系数等都是不一样的,天壤之别!

这个国内没有要求,只计算工况2-运行状态(允许)承载力和沉降,而国外包括欧洲规范都要求计算两个工况下的稳定性。
鲜花(88) 鸡蛋(0)
 楼主| 楚八怪怪 发表于 2013-5-18 07:37:52 | 显示全部楼层
同意楼上。
鲜花(13) 鸡蛋(0)
sdf916 发表于 2013-5-18 08:29:39 | 显示全部楼层
继续围观!
鲜花(0) 鸡蛋(0)
bojia188 发表于 2013-5-19 20:18:10 | 显示全部楼层
该工程不会就是说橘子洲大桥边上的双子楼吧
鲜花(0) 鸡蛋(0)
bojia188 发表于 2013-5-19 20:25:04 | 显示全部楼层
默默的学习了
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bojia188 发表于 2013-5-19 22:03:48 | 显示全部楼层
我有点迷惑,应该是考虑不均匀沉降更重要些吧,下卧软弱层到底有多厚?基底到下卧层顶面的厚度又是多少?
鲜花(53) 鸡蛋(0)
龙兴关外 发表于 2013-5-20 06:21:55 | 显示全部楼层
明白的人不多,糊涂的人不少!!!
鲜花(138) 鸡蛋(0)
cdddd 发表于 2014-10-5 09:20:20 | 显示全部楼层
鲜花(2) 鸡蛋(0)
tulaomao7761 发表于 2014-10-15 14:38:18 | 显示全部楼层
好好讨论下!
鲜花(24) 鸡蛋(0)
njzhaoxm 发表于 2014-10-15 16:04:07 | 显示全部楼层
学习了  
鲜花(7) 鸡蛋(0)
kalashinikv 发表于 2014-10-15 20:35:42 | 显示全部楼层
学习
鲜花(88) 鸡蛋(0)
 楼主| 楚八怪怪 发表于 2015-9-24 08:12:37 | 显示全部楼层
ljmtidilgw 发表于 2013-5-17 19:00
强烈建议您把“反推承载力”去掉,我第二次又见到了,没有听说这么搞的,最近土力学有新理论突破乎?
...

我理解的其“反推承载力”,是指以沉降控制来给出容许的承载力。
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