【摘要】天然地基承載力是工程建設中重要的工程地質設計參數。正確評價地基承栽力是保證工程建設安全、經濟的前提，但現在的設計規范出現了許多關于地基承載力值的術語，不同的規范用不同的地基承載力值，就是同行業的同一本規范不同版本，地基承載力值也存在著不同，本文對工程中幾種常見地基承栽力值的概念、定義和確定方法進行了闡述，以期對工程人員正確認識幾種地基承載力有所幫助，并分析了幾種地基承載力值及各種確定地基承載力方法的特點。
　　【關鍵詞】地基承載力值;載荷試驗;理論計算;原位測試
　　Abstract The natural bearing capacity of foundation engineering construction engineering geological design parameters. Correct evaluation of the foundation carrying capacity is to ensure construction safety, the premise of the economy, but now the design specifications of a number of terms on the value of bearing capacity of foundation, different rules with different values ??of bearing capacity of foundation is the same in the same industry in this specification different versions, the foundation bearing capacity of the existence of different, this paper described the engineering of several common foundation of the concept of carrying capacity values??, define and determine, with a view to a correct understanding of the engineering staff several bearing capacity of foundation help and analyze the characteristics of several foundation bearing capacity values ??and various established foundation bearing capacity method.
　　Key words foundation bearing capacity value; load test; theoretical calculations; situ test
　　中圖分類號:TV223文獻標識碼：A 文章編號：
　　1 前言
　　我國在以往工程建設中，較多地出現過以下幾種地基承載力值：地基承載力基本值 ，承載力標準值 ，承載力特征值 ，地基容許承載力，地基極限承載力。由于各承載力概念上的差別，其確定方法也不同，這給巖土工程勘察、工程設計和施工人員造成很大的不便。本文詳細介紹地基承載力的定義、概念及其確定方法，以期對工程人員正確認識幾種地基承載力有所幫助。
　　2 幾種承載力的定義
　　地基承載力基本值，是指按有關規范(鐵路、公路行業規范常見)規定的一定的基礎寬度和埋置深度條件下的地基承載能力，通常是根據室內試驗及其它原位測試綜合確定[1,2]，也可以根據室內試驗測定的地基土的某些物理力學性質指標來查取承載力表來確定。《建筑地基基礎設計規范》(GBJ7-89)也曾使用過地基承載力基本值這個概念
　　地基承載力標準值與地基承載力設計值都是按概率極限狀態原則設計提出的，標準值是指按有關規范規定的標準方法試驗并經統計處理后的承載力值, 設計值等于標準值除以分項系數，按照概率極限狀態設計的原理，抗力分項系數是大于1的[3]，因此設計值必然小于標準值。
　　地基承載力特征值是《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2002)提出的，指由載荷試驗測定的地基土壓力變形曲線線性變形段內規定的變形所對應的壓力值，其最大值為比例界限值，但是規范中又提出地基承載力特征值可由其他原位測試、公式計算、并結合經驗值等方法確定[4]，按其基本屬性仍然是強度條件下的地基承載力，因此這種承載力并不一定滿足建筑地基的容許變形值，還要根據建筑地基基礎設計等級及與地基容許變形值配合使用。
　　地基容許承載力，是指作用在基底的壓應力不超過地基的極限承載力，并且有足夠的安全度，而所引起的變形又不超過建筑物的容許變形，同時滿足強度和變形要求的地基單位面積上所能承受的荷載就定義為地基容許承載力，取極限荷載除以安全系數(一般為2)得到地基容許承載力。
　　地基極限承載力，是指使地基土發生剪切破壞而即將失去整體穩定性時相應的最小基礎底面壓力，一般是在鋼塑體假定的基礎上考考鋼塑體的極限平衡條件得到的半理論半經驗公式[5]，或是從原位的載荷試驗得到。
　　3 地基承載力的確定
　　確定地基承載力的方法主要有三種：① 理論計算法;②現場原位測試法;③按規范查表法。
　　3.1理論計算法
　　理論計算法是以土的強度理論為基礎，根據地基土中塑性變形區發展范圍以及整體剪切破壞等不良情況在一定的假設條件下通過公式推導，主要有臨塑荷載計算公式、控制塑性區計算公式、極限承載力計算公式三種。
　　3.1.1臨塑荷載計算公式
　　臨塑荷載fcr是指在外荷作用下，地基土剛出現剪切破壞(即開始由彈性變形進入塑性變形)時的臨界壓力[5]，由下式計算：
　　3.1.2控制塑性區計算公式
　　大量建筑工程實踐表明，采用上述臨塑荷載作為地基承載力往往偏于保守。當建筑地基中發生少量局部剪切破壞，但只要塑性變形區范圍控制在一定限度(此塑性區一般規定為其最大深度不大于基礎寬度的1/4)，并不影響建筑物安全。這樣還可以提高地基承載力，降低工程造價。當偏心距小于或等于0.033倍的基礎底面寬度時，在滿足變形要求的條件下，可根據土的抗剪強度指標按下式確定地基承載力特征值[4]：
　　式中 γ ——基礎底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度;
　　γm——基礎底面以上土的加權平均重度，地下水位以下取浮重度;
　　d——基礎埋置深度(m)，一般自室外地面標高算起;
　　fa——由土的抗剪強度指標確定的地基承載力特征值;
　　Mb、Md、Mc——承載力系數，按建筑地基基礎設計規范GB50007-2002表5.2.5確定;
　　b——-基礎底面寬度大于6m時按6m取值對于砂土小于3m時按3m取值
　　Ck——基底下一倍短邊寬深度內土的粘聚力標準值
　　3.1.2極限承載力計算公式
　　作用在地基上的荷載較小時，地基處于穩定狀態。隨著荷載的增大，地基中產生局部剪切破壞的朔性區也越來越大。繼而地基中的塑性區將發展為連續貫通的滑動面，地基喪失整體穩定性而破壞。此時地基承受的荷載達到極限值[5]：
　　式中 γ、γo——分別為基底以下和基底以上土的平均重度，地下水位以下取浮重度(KN/);
　　d——基礎埋置深度，一般自室外地面算起;
　　CK——基底下持力層內粘聚力標準值(KPa);
　　Nr、Nr、Nr——承載力系數， 按高層建筑巖土工程勘察規程JGJ72-2004表A.0.1-1確定
　　ζr、ζq、ζc——基礎形狀系數，按高層建筑巖土工程勘察規程JGJ72-2004表A.0.1-2確定
　　3.2現場原位測試法
　　原位測試在確定地基土承載力方面有重要意義，無數實踐經驗和理論計算表明，原位測試的代表性好、測試結果精度較高，因而較為可靠。
　　3.2.1載荷試驗確定地基承載力
　　用載荷試驗確定地基承載力被認為是最可靠、有效的辦法。它適用于各類地基土。規范規定，對于設計等級為甲級的建筑物，必須做現場載荷試驗以確定其承載力特征值[4]。載荷試驗相當于在工程原位進行的縮尺原型試驗，能比較直觀地反映地基土的變形特性，該法具有直觀和可靠性高的特點。
　　地基靜載試驗主要應繪制p-s曲線，但根據需要，還可繪制各級荷載作用下的沉降和時間之間的關系曲線以及地面變形曲線。
　　OA段為彈性階段，曲線特征為近似線性，基本上反映了地基土的彈性性質，A點對應的荷載稱為臨塑荷載;
　　AB段為塑性發展階段，曲線特征為曲率加大，表明地基土由彈性過渡到彈塑性，并逐步進入破壞;
　　BC段為破壞階段，曲線特征為產生陡降段，C點對應的荷載稱為破壞荷載，C點荷載的前一級荷載(不一定是B點)稱為極限荷載。
　　若繪出的p~s曲線的直線段不通過坐標原點，可按直線段的趨勢確定曲線的起始點，以便對p~s曲線進行修正。
　　《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2002附錄C、D有對于確定地基承載力的相關規定[4]。
　　3.1.2靜力觸探試驗確定地基承載力
　　靜力觸探法求地基承載力一般依據的是經驗公式。這些經驗公式是建立在靜力觸探和載荷試驗的對比關系上。用靜力觸探法求地基承載力要充分考慮土質的差別，特別是砂土和粘土的區別。另外，靜力觸探法提供的是一個孔位處的地基承載力，用于設計時應將各孔的資料進行統計分析以推求場地的承載力，此外還應進行基礎的寬度和埋置深度的修正。
　　我國對使用靜力觸探法推求地基承載力已積累了相當豐富的經驗，經驗公式很多。在使用這些經驗公式時應充分注意其使用的條件和地域性，并在實踐中不斷地積累經驗。
　　鐵路部門提出的經驗公式(見《鐵路工程地質原位測試規程》)如下[6]：
　　對于Ql~Q3沉積的老粘土地基，比貫入阻力ps在2700~6000kPa的范圍內時采用如下公式計算地基的基本承載力s0：
　　s0=0.1ps
　　對于Q4一般粘性土地基的基本承載力s0采用下式計算：
　　s0=5.8ps0.5-46
　　對于軟土地基的基本承載力s0采用下式計算：
　　s0=0.112ps+5
　　對于一般砂土及粉土地基的基本承載力s0采用下式計算：
　　s0=0.89ps0.63+14.4
　　上列各式的單位均為kPa。
　　相應的深、寬修正系數如下表：
　　表2-2 由貫入阻力ps定寬、深修正系數k1和k2

ps /MPa	土層	<0.8	0.8~2	2~3	3~5	5~10	10~14	14~20	>20
k1	粘性土、砂類土	0	0	0	0	1	2	3	4
k2	黏性土	0	1	2	3	4	-	-	-
	砂類土及粉土	0	1	1.5	2	3	4	5	6

　　3.3按規范查表法
　　該方法是根據室內土工試驗測定的地基土的物理力學性質指標平均值，然后查取承載力表以確定其承載力。這一方法主要優點是使用方便，但存在很大的弊端。承載力表是用大量的試驗數據，通過統計分析得到的，但我國幅員遼闊，不同地區的地質條件存在很大的差異，所以這種統計分析在全國范圍內沒有普遍適應性。利用查表法確定承載力，在很多地區可能會偏于保守，也可能會偏于不安全。前者會造成浪費，后者可能會造成工程隱患。隨著設計水平和對工程質量要求的提高，變形控制已是地基設計的重要原則，所以新規范(2002規范)取消了承載力表，勘察單位可根據試驗和地區經驗確定承載力。目前，大部分城市和地區都根據地區巖土特點編制了地方規范。
　　4 結束語
　　在實際工作時，我們可能會用到許多不同的勘察設計規范，而在不同的規范中又有不同的地基承載力值的定義，僅僅是名稱的不同還是有實質性的差別?不同的地基承載力值的定義反映了我國巖土工程標準化存在的問題。
　　比較以上三種確定地基承載力的方法，理論計算法有成熟的理論基礎，但存在參數選取方面的問題，并且這些計算公式是在一定的假設條件下建立的，這也造成了計算值與實際值不符;載荷試驗直接在原位測試地基土承載力，但是載荷試驗的局限性在于費用較高，周期較長和壓板的尺寸效應等;靜力觸探方便、快捷，對土層的擾動小，測試連續進行，測試成本低，數據的重現性好，但是靜力觸探的除了對于硬土層難以穿越外，主要的還在于測試手段較為單一，無法控制應力路徑和應變路徑，測試過程和對測試結果的解釋對經驗的依賴性過強因而較難把握等等;查表法由于在全國范圍內沒有普遍適應性，已被新規范(2002規范)取消，只是在如：鐵路規范，公路規范中還在運用。總的來說，在地基土比較均勻時，以載荷試驗得到的地基承載力較為可靠，若采用其他方法配合使用，則可以較準確的提供地基設計參數。在工程建設中，一般由勘察單位提供設計單位地基承載力基本值或承載力特征值，設計單位根據基礎形式及建筑物的具體要求對承載力基本值進行深度和寬度修正，然后進行地基和基礎的設計。
　　參考文獻
　　[1] TB10012-2001，鐵路工程地質勘察規范[S].
　　[2] JTG_D63-2007，公路橋涵地基與基礎設計規范[S].
　　[3] GBJ7-89，建筑地基基礎設計規范[S].
　　[4] GB50009-2002，建筑地基基礎設計規范[S].
　　[5] 常士驃，張蘇民等. 工程地質手冊(第四版)[M]. 北京：中國建筑工業出版社，2007
　　[6] TB10018-2003，鐵路工程地質原位測試規程[S].